Considerazioni su un INSEGUITORE DI LINEA A 128 BIT

Condividi

Il sistema "Taos1401 + display lcd a colori" funzione correttamente con una precisione nella misurazione molto più eleventa e può essere integrato stabilmente in Nessie 2012. 

Il modulo da noi impiegato è fornito come "daugther board" della scheda madre del kit di valutazione TSL1401-EVM, offerto da Parallax/ Taos, ma può essere utilizzato come circuito d'interfaccia per qualunque sistema di elaborazione digitale. TSL1401-DB abbina il sensore della Taos con un obiettivo ottico di lunghezza focale di 7,9 mm e di apertura pari a f2.4; l'angolo d'inquadratura è di 53° e riesca a mettere a fuoco da 2,5 mm all'infinito.

Questo particolare valore dell'angolo consente di avere la lunghezza "L" del segmento inquadrato circa uguale alla distanza "D"  ell'oggetto stesso dall'obiettivo (vedi Fig. 12).

Quindi, supponendo di montare su Nessie 2012 il modulo in modo da avere una distanza tra l'obiettivo e il terreno di 40 mm, la larghezza della linea scandita sarà anch'essa di circa 40 mm; ciò implica una risoluzione di 40/128 = 0,3125 mm (ovvero di 312,5 µm). Niente male!

Un esempio pratico di ciòche si può ottenere

Nelle quattro figure della pagina precedente (Fig. 13, 14, 15, 16) si può vedere l'uscita del modulo ponendo l'obiettivo a circa 40 mm dalla normale linea utilizzata nelle competizioni della Robocup Junior per tracciare il percorso dei robot "rescue", e normalmente realizzata con un nastro isolante nero di circa 14 mm di larghezza, disponendo il modulo TSL1401-DB in modo che la linea di scansione del sensore sia, rispettivamente, ortogonale, inclinata di circa 30° e parallela al tracciato.
Nella prima foto in alto è riprodotto il tracciato di prova in cui, oltre al nastro, sono state disegnate alcune linee di spessore diverso con un pennarello dotato di una punta di 0.7 mm, per avere qualche elemento di confronto sul grado di dettaglio ottenibile con il sensore.


Nella foto successiva, si vede la scansione dei pixel con il sensore ortogonale al percorso; qui si può osservare la dimensione rilevata dei vari segmenti, imponendo una soglia mediana sul valore di luminosità misurato.
Le linee più sottili misurano da due a quattro pixel, la scansione del nastro centrale è lunga 46 pixel, la linea più spessa sulla destra misura 4 pixel. Nonostante l'approssimazione casereccia nel posizionamento del sensore, si vede la buona precisione del sensore; infatti, 46 pxl per 0,3125 mm/pxl è uguale a 14,375 mm. Anche i tratti di penna da due a quattro pixel sono significativi, visto la spessore 0.7 della punta di scrittura del pennarello.

Nella penultima foto, anche qui in modo piuttosto approssimativo, il sensore è stato ruotato di circa 30° e la linea nera centrale, che riproduce il nastro, risulta lunga pressappoco 53 pixel, ottenendo una lunghezza misurata di 16,5625 mm; abbastanza vicina al valore teorico di 14/cos 30°. (NB: le prove qui indicate sono state fatte utilizzando la scheda completa di valutazione TSL1401-EVM – USB, della Parallax, che scandisce il sensore con un convertitore analogico/digitale a otto bit e può, interpolando i pixel, raddoppiare la risoluzione del sensore fino a 256 valori.)

Conclusioni

In sostanza, dalle prove che abbiamo fatto, e che qui proponiamo, l'impressione che abbiamo avuto è che, rispetto ai soliti sensori spot, fatti con due o più fotodiodi o fototransistor isolati, questa categoria di sensori introduce una maggiore quantità d'informazione che, se ben sfruttata dal software, dovrebbe garantire una più elevata accuratezza nel sistema di guida dei robot "rescue".
In effetti essi rappresentano un passo intermedio verso l'impiego di una telecamera ma, avendo soltanto vettori unidimensionali da trattare, risultano più semplici da manipolare e più vicini al livello di conoscenze e abilità di una scuola media superiore.

Comunque, mai dire mai. In un prossimo numero di Elettronica In sarà sviluppato in più dettaglio il modo in cui Nessie 2012 impiegherà questo sensore e verranno analizzati più da vicino gli algoritmi relativi alla cinematica dell'inseguimento della linea e alle problematiche di auto adattamento al variare delle   condizioni d'illuminamento, senza trascurare gli aspetti di filtraggio e il rilevamento dei bordi.
Il Laboratorio Permanente di Robotica Didattica dell'Erasmo da Rotterdam, cerca d'interpretare il senso della Robocup Junior coinvolgendo quanto più è possibile i propri ragazzi in una sfida continua verso il miglioramento.


Ad ogni partecipazione annuale alla manifestazione nazionale è stato proposto un nuovo modello, cercando di superare i limiti del modello precedente. Il contributo dei ragazzi è sempre stato importante, non solo per l'entusiasmo e per le idee profuse ma anche per verificare quanti dei suggerimenti proposti dal docente sono stati recepiti e a quale livello di profondità sono giunti.


Tutte le nuove modifiche che Nessie 2012 subirà, sono il frutto delle proposte di alcune tesine che i ragazzi che hanno partecipato quest'anno hanno portato all'Esame di Stato come proprio percorso di ricerca, alcune delle quali potranno essere oggetto di nuovi articoli, se ElettronicaIn li vorrà ospitare. Per questo articolo, ricordo che le interfacce verso la scheda di controllo e il relativo banco di test per verificare la fattibilità del progetto, sono il frutto del lavoro di Simone Marani che si è diplomato quest'anno e a cui, qualunque sia l'ambito in cui vorrà impiegare la
sua intelligenza, la sua tenacia e la sua disponibilità, faccio i miei più sinceri auguri di un percorso di vita ricco delle soddisfazioni che merita.

Per maggiori informazioni click qui.