Lezione 13: Sonar, e laser range scanner - Welcome to ... ex Uni/Sito...
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Robotica - Robot Industriali e di Servizio 2012-2013
17 aprile 2013
Lezione 13 Sonar e laser range scanner
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Robotica – Robot Industriali e di Servizio
Lezione 13: Sonar, e laser range scanner
17 aprile 2013
Sensori a tempo di volo
Misurano il tempo necessario a un determinato gruppo di onde per raggiungere un bersaglio e tornare indietro
Onde usate: Acustiche Luminose
Come: A impulsi (pacchetti) Modulate
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Sensori acustici (sonar) Nati per uso subacqueo Funzionano anche nell’aria Velocità del suono nell’aria: ~340 m/s = 340mm/ms Distanza di 1m: quasi 6 ms perché il suono deve andare e tornare
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Un esempio “amatoriale”
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Un esempio industriale
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Il sonar della Polaroid
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Il trasduttore del sonar (in trasmissione)
Si tratta di un trasduttore capacitivo Sfrutta la forza che si esercita fra le armature di un
condensatore F=K Q1Q2/d2 Deve essere caricato
a ~140V
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Il trasduttore del sonar (in ricezione)
Si tratta di un trasduttore capacitivo Sfrutta la variazione di f.e.m. che si verifica fra le
armature di un condensatore variando la distanza fra le armature:
Deve essere caricato a ~140V
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C =QV
€
C = εAd
€
V =QdεA
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Uso del meccanismo
Emettere un “chirp” Frequenza: intorno a 50 KHz Intensità: molto forte Ascoltare Amplificare e filtrare Integrare e confrontare con una soglia
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Sorgenti di errore
Temperatura v = 331 m/s + (0.6 m/s/C)*T La velocità del suono nell'aria secca, alla temperatura
di 0°C, è di 331,6 m/s, ma aumenta al crescere della temperatura; a 20 °C, ad esempio, raggiunge il valore di 344 m/s. Essa, infatti, risulta proporzionale alla radice quadrata del rapporto tra pressione e densità: poiché al crescere della temperatura la densità diminuisce, la velocità, che è inversamente proporzionale alla radice di quest’ultima grandezza, aumenta.
Pressione Umidità Percentuale di CO2
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Altri errori:
Le onde che incidono su una superficie vengono: Assorbite Diffuse Riflesse
Il rapporto tra le tre frazioni dipende da: Natura del materiale - frequenza del segnale Scabrosità del materiale Angolo di incidenza
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Altri errori:
Eco non rilevata: Oggetto troppo piccolo Oggetto troppo assorbente Angolo di incidenza troppo piccolo
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Le caratteristiche del trasduttore
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La conseguenza fondamentale:
Il sonar non misura la distanza dell’oggetto verso cui è puntato
Il sonar misura la distanza dell’oggetto più vicino all’interno di un angolo solido di circa 30°
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Risultati pratici:
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Un’altra conseguenza della scarsa direzionalità
Possibilità di scambiare un’eco altrui per il proprio (eco)
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Sensori ottici a tempo di volo
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Un esempio commerciale:
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Il sensore SICK PLS (Proximity Laser Scanner)
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Sensore TOF usato come scanner:
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I risultati:
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Le mappe di orizzonte
Ottenute effettuando letture successive in direzioni diverse
Mostrano SOLO ciò che può essere visto dal punto di osservazione!
Sono basate sui dati (erronei) del sensore.
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Simuliamo un sonar panoramico:
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Le mappe di occupazione (occupancy maps)
Proviamo a costruirne una
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