Χρήση του οπτικού αισθητήρα IQ – Βάση γνώσεων

Ο οπτικός αισθητήρας IQ είναι ένας από τους ισχυρούς αισθητήρες IQ που έχουν σχεδιαστεί για πλήρη ενσωμάτωση με την πλατφόρμα ρομποτικής IQ.

Οπτικός αισθητήρας VEX IQ.

Περιγραφή του αισθητήρα

Ο οπτικός αισθητήρας IQ είναι ένας συνδυασμός των ακόλουθων αισθητήρων:

Αισθητήρας φωτισμού περιβάλλοντος: Αναφέρει την τρέχουσα ποσότητα φωτισμού περιβάλλοντος που ανιχνεύει ο αισθητήρας. Αυτό θα μπορούσε να είναι τα επίπεδα φωτεινότητας ενός δωματίου ή η φωτεινότητα ενός συγκεκριμένου αντικειμένου.
Αισθητήρας χρώματος: Οι πληροφορίες χρώματος είναι διαθέσιμες ως RGB (Κόκκινο, Πράσινο, Μπλε), απόχρωση και κορεσμός ή κλίμακα του γκρι. Η ανίχνευση χρωμάτων λειτουργεί καλύτερα όταν το αντικείμενο βρίσκεται σε απόσταση μικρότερη από 100 χιλιοστά (mm).
Αισθητήρας εγγύτητας: Ο αισθητήρας εγγύτητας μετρά την ανακλώμενη υπέρυθρη ενέργεια που προέρχεται από μια ενσωματωμένη λυχνία LED υπερύθρων. Ως εκ τούτου, οι τιμές θα αλλάζουν με το φως περιβάλλοντος και την ανακλαστικότητα των αντικειμένων.

Οπτικός αισθητήρας με τα λευκά LED του αναμμένα για να φωτίζει τον χώρο μπροστά του.

Ο οπτικός αισθητήρας περιέχει επίσης λευκές λυχνίες LED.

Αυτές οι λυχνίες LED μπορούν να ενεργοποιηθούν και να απενεργοποιηθούν ή να ρυθμιστούν σε ένα συγκεκριμένο ποσοστό φωτεινότητας.

Αυτό παρέχει μια συνεπή πηγή φωτός κατά την ανίχνευση χρωμάτων ανεξάρτητα από τις συνθήκες φωτισμού του περιβάλλοντος.

Διάγραμμα ενός οπτικού αισθητήρα που συνδέεται με ένα κομμάτι δέσμης με δύο μπλε ακίδες.

Το πίσω μέρος του περιβλήματος του αισθητήρα έχει πέντε οπές για να παρέχει ευελιξία κατά την τοποθέτηση του αισθητήρα σε ένα ρομπότ.

Κομμάτι οπτικού αισθητήρα με επισημασμένο το παράθυρο ανίχνευσης. Το παράθυρο είναι τοποθετημένο ελαφρώς στην μπροστινή πλευρά του αισθητήρα.

Στην πρόσοψη του αισθητήρα υπάρχει ένα μικρό παράθυρο όπου βρίσκονται οι οπτικοί αισθητήρες.

Διάγραμμα ενός εγκεφάλου IQ συνδεδεμένου με έναν οπτικό αισθητήρα.

Για να λειτουργήσει ο οπτικός αισθητήρας με το IQ Brain, η έξυπνη θύρα του αισθητήρα και η έξυπνη θύρα ενός IQ Brain πρέπει να συνδεθούν με ένα έξυπνο καλώδιο.

Ο οπτικός αισθητήρας θα λειτουργήσει με οποιαδήποτε από τις 12 έξυπνες θύρες του IQ Brain.

Όταν συνδέετε ένα έξυπνο καλώδιο IQ στις θύρες, βεβαιωθείτε ότι ο σύνδεσμος του καλωδίου έχει εισαχθεί πλήρως στη θύρα και ότι η γλωττίδα ασφάλισης του συνδέσμου έχει ασφαλίσει πλήρως.

Πώς λειτουργεί ο οπτικός αισθητήρας

Ο οπτικός αισθητήρας IQ λαμβάνει φωτεινή ενέργεια και την μετατρέπει σε ηλεκτρικά σήματα. Τα εσωτερικά ηλεκτρονικά του αισθητήρα (μια μηχανή κατάστασης υλικού) μετατρέπουν αυτά τα σήματα σε σήματα εξόδου που λαμβάνονται ως είσοδος από τον εγκέφαλο IQ.

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως:

Η ανίχνευση χρώματος του αισθητήρα λειτουργεί καλύτερα όταν το αντικείμενο βρίσκεται σε απόσταση μικρότερη από 100 χιλιοστά (mm) ή περίπου 3,9 ίντσες.
Ο αισθητήρας εγγύτητας μετρά την ένταση του ανακλώμενου φωτός lR. Αυτό θα προκαλέσει αλλαγή στις τιμές ανάλογα με το φως του περιβάλλοντος και την ανακλαστικότητα των αντικειμένων.

Ο οπτικός αισθητήρας πρέπει να συνδυαστεί με το VEXcode IQ για να δημιουργηθεί ένα πρόγραμμα χρήστη για το IQ Brain, το οποίο θα χρησιμοποιεί τις μετρήσεις του αισθητήρα για τον έλεγχο της συμπεριφοράς του ρομπότ.

Δείτε αυτήν τη σελίδα για να κατεβάσετε το VEXcode IQ.

Το IQ Brain σε συνδυασμό με ένα πρόγραμμα χρήστη μπορεί να χρησιμοποιηθεί με τον οπτικό αισθητήρα για:

Ενεργοποιήστε ή απενεργοποιήστε τις λευκές λυχνίες LED του αισθητήρα.
Ορίστε το ποσοστό ισχύος των λευκών λυχνιών LED.
Εντοπίστε ένα αντικείμενο.
Εντοπίστε ένα χρώμα.
Μετρήστε το ποσοστό φωτεινότητας του περιβάλλοντος φωτός.
Μετρήστε την απόχρωση ενός χρώματος σε μοίρες.

Ρύθμιση του οπτικού αισθητήρα

Τοποθέτηση

Απλή κατασκευή Clawbot που οδηγεί σε ένα χωράφι. Το ρομπότ διαθέτει έναν ενσωματωμένο οπτικό αισθητήρα που είναι επισημασμένος και δείχνει προς έναν κόκκινο κύβο μπροστά του.

Η τοποθέτηση του οπτικού αισθητήρα είναι πολύ σημαντική για τη λήψη ακριβών μετρήσεων.

Βεβαιωθείτε ότι δεν υπάρχει καμία κατασκευή στο ρομπότ μπροστά από το μικρό παράθυρο οπτικού αισθητήρα στην πρόσοψη του αισθητήρα.

Πρέπει να υπάρχει μια καθαρή διαδρομή μπροστά από τον αισθητήρα μεταξύ οποιουδήποτε αντικειμένου που μετράται και του αισθητήρα.

Ανάγνωση τιμών οπτικού αισθητήρα

Εμφανίζεται η οθόνη εγκεφάλου με τον Πίνακα Ελέγχου Οπτικού Αισθητήρα ανοιχτό από το μενού Συσκευές. Εμφανίζονται πληροφορίες σχετικά με τον αισθητήρα, όπως η Απόχρωση, η LED, η Φωτεινότητα, η Εγγύτητα και η Έξυπνη Θύρα του αισθητήρα.

Είναι χρήσιμο να χρησιμοποιήσετε την οθόνη Συσκευές στο IQ Brain για να δείτε τις πληροφορίες που αναφέρει ο οπτικός αισθητήρας.

LED: το τρέχον ποσοστό φωτεινότητας των LED. Το 0 είναι απενεργοποιημένο και το 100% είναι πλήρως ενεργοποιημένο.
BRT: το ποσοστό φωτεινότητας του περιβάλλοντος φωτός στο δωμάτιο ή ενός αντικειμένου
PROX: η εγγύτητα ενός αντικειμένου ως κοντά ή μακριά
Απόχρωση: μια τιμή απόχρωσης μεταξύ 0 - 359 μοιρών. Κάθε τιμή απόχρωσης έχει μια συσχέτιση απόχρωσης.

Για να χρησιμοποιήσετε τον Πίνακα Ελέγχου Αισθητήρα, ακολουθήστε τα βήματα σε αυτό το άρθρο.

Προσθήκη του οπτικού αισθητήρα ως συσκευής στο VEXcode IQ

Κάθε φορά που ένας αισθητήρας χρησιμοποιείται με μια γλώσσα προγραμματισμού, πρέπει να διαμορφώνεται σε αυτήν τη γλώσσα.

Μενού Συσκευές VEXcode IQ αφού επιλέξετε το κουμπί Προσθήκη συσκευής. Η επιλογή Οπτικό είναι επισημασμένη.

Με το VEXcode IQ, αυτό επιτυγχάνεται χρησιμοποιώντας τη λειτουργία «Προσθήκη συσκευής» από το παράθυρο Συσκευές.

Για να προσθέσετε τον Οπτικό Αισθητήρα στη διαμόρφωση, ακολουθήστε τα βήματα σε αυτό το άρθρο.

Στιγμιότυπο οθόνης του VEXcode IQ με ανοιχτό το μενού "Συσκευές". Ένας συνδεδεμένος οπτικός αισθητήρας παρατίθεται και επισημαίνεται στο μενού Συσκευές. Η Εργαλειοθήκη μπλοκ είναι ανοιχτή και τα μπλοκ Οπτικής Ανίχνευσης είναι επισημασμένα.

Μόλις προστεθεί ο Οπτικός Αισθητήρας στο έργο σας, θα είναι διαθέσιμο ένα νέο σύνολο μπλοκ αισθητήρων.

Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τα μπλοκ από την κατηγορία «Αισθητήρας» που αφορούν τον Οπτικό Αισθητήρα, ανατρέξτε στις πληροφορίες Βοήθειας (Μπλοκ έργου ή Έργο C++).

Κοινές χρήσεις του οπτικού αισθητήρα

Ο οπτικός αισθητήρας μπορεί να παράγει διάφορες μετρήσεις που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να αλλάξουν τη συμπεριφορά του ρομπότ. Αυτά τα χαρακτηριστικά περιλαμβάνουν:

Εντοπισμός αντικειμένου

Το VEXcode IQ μπλοκάρει ένα έργο που χρησιμοποιεί έναν οπτικό αισθητήρα για να προχωρήσει προς τα εμπρός μέχρι να βρει ένα αντικείμενο. Το έργο αναφέρει: Όταν ξεκινήσει, προχωρήστε, περιμένετε μέχρι το Optical3 να βρει ένα αντικείμενο και, στη συνέχεια, σταματήστε να οδηγείτε.

Αυτή η λειτουργία επιτρέπει στο ρομπότ σας να ανιχνεύει ένα αντικείμενο όταν αυτό βρεθεί εντός της εμβέλειας του οπτικού αισθητήρα.

Το παράδειγμα έργου που φαίνεται στα αριστερά χρησιμοποιείται για τον προγραμματισμό ενός ρομπότ με έναν οπτικό αισθητήρα τοποθετημένο στο μπροστινό μέρος, ώστε να οδηγεί μέχρι να ανιχνεύσει ένα αντικείμενο, όπως έναν κύβο, και στη συνέχεια να σταματά να οδηγεί μόλις το αντικείμενο ανιχνευθεί από τον οπτικό αισθητήρα.

Εντοπισμός χρώματος

Απλή κατασκευή Clawbot με ενσωματωμένο οπτικό αισθητήρα που είναι επισημασμένος και δείχνει προς τρεις χρωματιστούς κύβους μπροστά του.

Ο οπτικός αισθητήρας επιτρέπει επίσης στο ρομπότ σας να αναγνωρίζει το χρώμα ενός αντικειμένου.

Όταν μια λυχνία LED αφής είναι συνδεδεμένη στο ρομπότ και χρησιμοποιείται με τον οπτικό αισθητήρα, το ρομπότ μπορεί να κωδικοποιηθεί ώστε να περιστρέφεται μέχρι να ανιχνεύσει ένα αντικείμενο, όπως έναν χρωματιστό κύβο.

Για παράδειγμα, το ρομπότ θα μπορούσε να κωδικοποιηθεί ώστε να σταματά να περιστρέφεται για 5 δευτερόλεπτα και η λυχνία LED αφής θα μπορούσε να κωδικοποιηθεί ώστε να ανάβει ώστε να ταιριάζει με το χρώμα του ανιχνευμένου αντικειμένου.

Μετρήστε το φως του περιβάλλοντος

Το VEXcode IQ μπλοκάρει ένα έργο που χρησιμοποιεί έναν οπτικό αισθητήρα για να στρίψει δεξιά μόνο όταν τα φώτα του δωματίου είναι αναμμένα. Το έργο αναφέρει "Όταν ξεκινήσει, για πάντα". Εάν η φωτεινότητα Optical3 σε % είναι μικρότερη από 2, τότε σταματήστε να οδηγείτε, διαφορετικά στρίψτε δεξιά.

Αυτή η λειτουργία επιτρέπει στο ρομπότ σας να μετρήσει τη φωτεινότητα του φωτός γύρω του.

Το παράδειγμα έργου που φαίνεται στα αριστερά χρησιμοποιείται για να οδηγήσει ένα ρομπότ σε έναν κύκλο όταν τα φώτα σε ένα δωμάτιο είναι αναμμένα και να σταματήσει την οδήγηση του ρομπότ όταν τα φώτα είναι σβηστά.

Μετρήστε την τιμή απόχρωσης

Τροχός χρωμάτων που δείχνει πώς ο κύκλος 360 μοιρών συσχετίζεται με μια τιμή απόχρωσης. Το κόκκινο χρώμα βρίσκεται σε βαθμό 0, το πράσινο χρώμα βρίσκεται σε βαθμό 120 και το μπλε χρώμα βρίσκεται σε βαθμό 240.

Αυτή η λειτουργία επιτρέπει στο ρομπότ σας να παρέχει έναν αριθμό για την απόχρωση ενός αντικειμένου.

Ο οπτικός αισθητήρας αναφέρει την αντίστοιχη τιμή απόχρωσης σε μοίρες από 0 έως 359 με βάση τον χρωματικό κύκλο στα αριστερά.

Αυτό παρέχει μια πιο ακριβή μέτρηση του χρώματος σε σύγκριση με μια γενικευμένη ονομασία κόκκινου, πράσινου ή μπλε.

Χρήσεις του οπτικού αισθητήρα σε ένα ρομπότ αγώνων

Ο οπτικός αισθητήρας θα παρέχει ένα εξαιρετικό ανταγωνιστικό πλεονέκτημα για τα ρομπότ ανταγωνισμού. Η ικανότητα ανίχνευσης αντικειμένων και του χρώματός τους θα παρέχει πολλές πληροφορίες κατά τον σχεδιασμό αυτόνομων ρουτινών. Η παρουσία ενός αντικειμένου και η απόχρωση του χρώματος θα παρέχουν χρήσιμες πληροφορίες για την ανίχνευση κομματιών του παιχνιδιού ή/και τερμάτων.

Κατασκευή ρομπότ Fling Hero που διαθέτει ενσωματωμένο οπτικό αισθητήρα που είναι επισημασμένος και δείχνει προς την εισαγωγή αέρα του ρομπότ.

Για παράδειγμα, στο VEX IQ Challenge 2021-2022, Pitching In, ένας οπτικός αισθητήρας θα μπορούσε να τεθεί υπό γωνία για να σαρώσει την εισαγωγή αέρα του ρομπότ σας.

Μόλις εντοπιστεί μια μπάλα στην εισαγωγή αέρα, αυτό θα μπορούσε να ενεργοποιήσει αυτόματα τον βραχίονα του ρομπότ για να εκτοξεύσει την μπάλα.

Ανεξάρτητα από την εφαρμογή για την οποία χρησιμοποιείται ο οπτικός αισθητήρας VEX IQ, δεν υπάρχει αμφιβολία ότι θα είναι μια ευπρόσδεκτη προσθήκη για τις ομάδες.

Η λειτουργία των τιμών του αισθητήρα είναι ανοιχτή στη φαντασία του χρήστη.