Embed Size (px)
Citation preview
ING. JUAN CARLOS TELLEZ BARRERA
OPTOELECTRONICA APLICADA A LA ROBÓTICA
¿Qué es un robot?¿Qué es un robot?Se visualiza desde el punto de vista de Se visualiza desde el punto de vista de preparación profesional:preparación profesional:
Técnico en mantenimiento: Colección de Técnico en mantenimiento: Colección de componentes mecánicos y electrónicos.componentes mecánicos y electrónicos.Ingeniero en Sistemas: Colección de Ingeniero en Sistemas: Colección de subsistemas interrelacionados.subsistemas interrelacionados.Programador: Una máquina que ha ser Programador: Una máquina que ha ser programada.programada.Ingeniero de Manufactura: Máquina capaz Ingeniero de Manufactura: Máquina capaz de realizar un tarea específica.de realizar un tarea específica.
Un robot esta formado por Un robot esta formado por un conjunto de subsistemas un conjunto de subsistemas
que básicamente son de que básicamente son de procesos, planeación, procesos, planeación,
control, control, sensores.sensores.
Ingeniero en Ingeniero en Electronica:Electronica:
Conjunto de subsistemas interrelacionados Conjunto de subsistemas interrelacionados por circuitos electrónicos para realizar un fin por circuitos electrónicos para realizar un fin o acción determinada y tenga la capacidad o acción determinada y tenga la capacidad de responder a un estimulo o entorno por de responder a un estimulo o entorno por
medio de medio de
SENSORES.SENSORES.
Por ejemplo:Por ejemplo:
QuímicosQuímicos
MecánicosMecánicos
ÓpticosÓpticos
Magneticos Magneticos
SENSORES SENSORES OPTOELECTRONICOSOPTOELECTRONICOS
OPTOELECTRONICA OPTOELECTRONICA APLICADA A LA APLICADA A LA
ROBOTICAROBOTICA
¿Qué es la ¿Qué es la
OPTOELECTRONICAOPTOELECTRONICA??Es la unión entre los sistemas ópticos y Es la unión entre los sistemas ópticos y los sistemas electrónicos. los sistemas electrónicos.
Los componentes optoelectrónicos son Los componentes optoelectrónicos son aquellos capaces de convertir energía aquellos capaces de convertir energía luminosa en eléctrica o viceversa. luminosa en eléctrica o viceversa.
¿Como se clasifican? ¿Como se clasifican?
Basicamente por una de dos funciones:Basicamente por una de dos funciones:
Conversión de energía eléctrica a energía radiante.Conversión de energía eléctrica a energía radiante.
Conversión de energía radiante a energía eléctrica.Conversión de energía radiante a energía eléctrica.
Basados en la excitación por una corriente Basados en la excitación por una corriente eléctrica que provoca en aquellos la emisión eléctrica que provoca en aquellos la emisión de energía luminosa en forma de radiaciones de energía luminosa en forma de radiaciones visibles o no. Estos dispositivos son llamados visibles o no. Estos dispositivos son llamados ELECTROLUMINICENTES.ELECTROLUMINICENTES.
A partir de una excitación luminosa producen A partir de una excitación luminosa producen o controlan cambios de energía eléctrica. o controlan cambios de energía eléctrica. Estos dispositivos son llamados Estos dispositivos son llamados FOTOSENSIBLES.FOTOSENSIBLES.
LED LED (light emmiter (light emmiter
diode), diode),
Un LED es un dispositivo semiconductor Un LED es un dispositivo semiconductor que emite radiación visible, infrarroja o que emite radiación visible, infrarroja o
ultravioleta cuando se hace pasar un flujo ultravioleta cuando se hace pasar un flujo de corriente eléctrica a través de este en de corriente eléctrica a través de este en
sentido directo.sentido directo.
MaterialMaterial Longitud de OndaLongitud de Onda
AsGa 904 nm IR 1 V AsGa 904 nm IR 1 V InGaAsP 1300 nm IR 1 V InGaAsP 1300 nm IR 1 V AsGaAl 750-850 nm Rojo 1,5 V AsGaAl 750-850 nm Rojo 1,5 V AsGaP 590 nm Amarillo 1,6 V AsGaP 590 nm Amarillo 1,6 V InGaAlP 560 nm Verde 2,7 V InGaAlP 560 nm Verde 2,7 V
Csi 480 nm Azul 3 VCsi 480 nm Azul 3 V
TIPOS DE DIODOSTIPOS DE DIODOS
LEDLED
LASERLASER
INFRARROJOINFRARROJO
BICOLORBICOLOR
SUPER BRILLANTESUPER BRILLANTE
EL FOTODIODOEL FOTODIODOUn fotodiodo es una unión de Un fotodiodo es una unión de
material "P" y material "N" material "P" y material "N" polarizada inversamente, en la cual polarizada inversamente, en la cual la corriente inversa está en función la corriente inversa está en función
de la luz que incide en el fotodiodo y de la luz que incide en el fotodiodo y a mayor intensidad de luz existe una a mayor intensidad de luz existe una
corriente de fuga mayor.corriente de fuga mayor.
FOTOTRANSISTORFOTOTRANSISTOR Es una combinación integrada Es una combinación integrada de fotodiodo y transistor bipolar de fotodiodo y transistor bipolar npn (sensible a la luz) donde la npn (sensible a la luz) donde la
base recibe la radiación óptica.base recibe la radiación óptica.
La sensibilidad de un La sensibilidad de un fototransistor es superior a fototransistor es superior a la de un fotodiodo, ya que la la de un fotodiodo, ya que la pequeña corriente pequeña corriente fotogenerada es multiplicada fotogenerada es multiplicada por la ganancia del por la ganancia del
transistortransistor
FOTODARLINGTONFOTODARLINGTON Es el mismo que el fototransistor, Es el mismo que el fototransistor, con una ganancia mucho mayor con una ganancia mucho mayor debido a las dos etapas de debido a las dos etapas de amplificación, conectadas en amplificación, conectadas en cascada, incorporadas en una sola cascada, incorporadas en una sola pastilla.pastilla.
FOTO SCR.FOTO SCR. El circuito equivalente con dos El circuito equivalente con dos transistores del rectificador transistores del rectificador controlado de silicio ilustra el controlado de silicio ilustra el mecanismo de conmutación de mecanismo de conmutación de este dispositivo.este dispositivo.
El LDREl LDR(Light Dependent Resistor)(Light Dependent Resistor)O resistencia dependiente de la luz, O resistencia dependiente de la luz, es una resistencia que varia su valor es una resistencia que varia su valor en función de la luz que incide sobre en función de la luz que incide sobre su superficie. Cuanto mas sea la su superficie. Cuanto mas sea la intensidad de luz que incida en su intensidad de luz que incida en su superficie menor será su resistencia superficie menor será su resistencia y contra menos luz incida mayor será y contra menos luz incida mayor será
la resistencia.la resistencia.
SENSORES INFRARROJOSSENSORES INFRARROJOS
Fotodiodo sensible al espectro infrarrojo.Filtro intercostruido en el encapsulado.
Como componente discreto.Como parte de un circuito.
Fotodiodo sensible al espectro infrarrojo.Filtro interconstruido en el encapsulado.
Como componente discreto.Como parte de un circuito.
SENSORES INFRARROJOSSENSORES INFRARROJOS
OPTOACOPLADORESOPTOACOPLADORES
Un optoacoplador es un dispositivo Un optoacoplador es un dispositivo que contiene una fuente de luz y un que contiene una fuente de luz y un detector fotosensible separados una detector fotosensible separados una cierta distancia y sin contacto cierta distancia y sin contacto eléctrico entre ellos eléctrico entre ellos
DDe aislamiento.e aislamiento.
OPTOTRIACS MOC3011OPTOTRIACS MOC3011 OPTODARLINGTON 4N29OPTODARLINGTON 4N29 OPTOTRANSISTOR 4N25OPTOTRANSISTOR 4N25 OPTOSCR 4N39OPTOSCR 4N39
POR INTERRUPCIÓNPOR INTERRUPCIÓN(Optointerruptores)(Optointerruptores)
Emisor y receptor separados por un GAP Emisor y receptor separados por un GAP expuesto y de pequeña separación.expuesto y de pequeña separación.
Sensores de fin de carrera.Sensores de fin de carrera.
Dicos multiperforados en encoders.Dicos multiperforados en encoders.
POR REFLEXIÓNPOR REFLEXIÓN
El sensor GP2DXX de sharp es un El sensor GP2DXX de sharp es un dispositivo de reflexión por infrarrojos dispositivo de reflexión por infrarrojos con medidor de distancia proporcional con medidor de distancia proporcional al ángulo de recepción del haz de luz al ángulo de recepción del haz de luz que incide en un sensor lineal que incide en un sensor lineal integrado, la salida puede ser integrado, la salida puede ser
analógica, digital o booleana.analógica, digital o booleana.
El CNY70 es un pequeño dispositivo con El CNY70 es un pequeño dispositivo con forma de cubo y cuatro terminales, aloja forma de cubo y cuatro terminales, aloja en su interior un diodo emisor de en su interior un diodo emisor de infrarrojos que trabaja a una longitud de infrarrojos que trabaja a una longitud de onda de 950 nm y un fototransistor onda de 950 nm y un fototransistor dispuestos en paralelo y apuntando dispuestos en paralelo y apuntando ambos en la misma dirección.ambos en la misma dirección.
CNY70CNY70
En codificadores de En codificadores de servomecanismosservomecanismos
ACONDICIONADOR DE SEÑAL
CONTADOR
DATO UTIL PARA PROCESAR
En minirobotica:En minirobotica:Seguir trayectorias Seguir trayectorias trazadas en lineas trazadas en lineas contrastantescontrastantes
PIROELEMENTOSPIROELEMENTOS((SENSOR PIROELECTRICOSENSOR PIROELECTRICO))Esta fabricado de un material cristalino que Esta fabricado de un material cristalino que genera una pequeña carga eléctrica al ser genera una pequeña carga eléctrica al ser expuesto al calor en forma de radiación expuesto al calor en forma de radiación infrarroja.infrarroja. Si la cantidad de radiación es notable el Si la cantidad de radiación es notable el cristal cambia, aumenta la carga y puede cristal cambia, aumenta la carga y puede ser medida con un sensible dispositivo FET ser medida con un sensible dispositivo FET construido dentro del sensor.construido dentro del sensor. Rango de 8 a 14 micras donde es mas Rango de 8 a 14 micras donde es mas sensible a la radiación del cuerpo humano sensible a la radiación del cuerpo humano
Comunmente usado Comunmente usado en sensores de en sensores de presencia.presencia.Facilidad de uso.Facilidad de uso.Precio bajo.Precio bajo.
CCDCCD(CHARGE COUPLED DEVICE)(CHARGE COUPLED DEVICE)
SENSORES DE SENSORES DE IMAGENIMAGEN
COMO SE USAN EN LOS COMO SE USAN EN LOS ROBOTSROBOTS
Por medio de Camaras.Por medio de Camaras.
Sistemas de inspección de productos.Sistemas de inspección de productos.
Sistemas relacionados con visión Sistemas relacionados con visión automática.automática.
No estan sujetos a una morfologia No estan sujetos a una morfologia especifica.especifica.
EL SENSOR INCORPORADO A LA EL SENSOR INCORPORADO A LA CAMARA POR SI SOLO NO PUEDE CAMARA POR SI SOLO NO PUEDE
EJECUTAR FUNCIONESEJECUTAR FUNCIONES
ACCIONO
RESPUESTA
Los sistemas de "visión" dependen de tipos Los sistemas de "visión" dependen de tipos especiales de luz y otras técnicas para poder especiales de luz y otras técnicas para poder producir una imagen que el robot pueda producir una imagen que el robot pueda interpretar. interpretar. Los sistemas de visión computarizada que Los sistemas de visión computarizada que distinguen siluetas en blanco y negro están en distinguen siluetas en blanco y negro están en uso desde hace tiempo. Estos sistemas uso desde hace tiempo. Estos sistemas dependen de iluminación especial y otras dependen de iluminación especial y otras técnicas para producir imágenes de alto técnicas para producir imágenes de alto contraste. contraste. Sistemas más avanzados de visión pueden Sistemas más avanzados de visión pueden reconocer formas, deducir detalles de áreas reconocer formas, deducir detalles de áreas sombreadas, determinar distancias y "ver" en sombreadas, determinar distancias y "ver" en
tres dimensiones mediante visión estereoscópicatres dimensiones mediante visión estereoscópica
FIBRA OPTICAFIBRA OPTICA
Uso extendido en robóticaUso extendido en robótica
Líneas de control para Robots exploradoresLíneas de control para Robots exploradores
Cámaras con luz integradaCámaras con luz integrada
Sensores de posicionamientoSensores de posicionamiento
Líneas de producción automatizadasLíneas de producción automatizadas
LenteLentefocalizadorafocalizadoraPunto de luz de tan Punto de luz de tan solo 0,2 mm de solo 0,2 mm de diámetro con una diámetro con una distancia de detección distancia de detección de 7 mm. Para de 7 mm. Para detectar objetos detectar objetos diminutos o diminutos o posicionamiento de posicionamiento de alta precisión. alta precisión.
Fibra de detecciónde áreaLa FU-12 con un área de detección de 10 mm de ancho es apropiada para detectar objetos en vibración o muy reducidos. Se puede detectar con precisión objetos de hasta 1,2 mm de diámetro
Deteccionde microchipsUna detección fiable aumenta la disponibilidad de las líneas y mejora la producción
Sensores de flexión para Sensores de flexión para manipulacion remota, animación o manipulacion remota, animación o aplicaciones de realidad virtual.aplicaciones de realidad virtual.
PYRAMID ROVERPYRAMID ROVER
MEDICINAMEDICINALAPAROSCOPIA, TELECIRUGIALAPAROSCOPIA, TELECIRUGIAEl robot debe de ejecutar la funciones a modo esclavo, El robot debe de ejecutar la funciones a modo esclavo, la importancia del sistema no solo es su precisión, sino la importancia del sistema no solo es su precisión, sino la posibilidad de que el sistema de cámaras proporcione la posibilidad de que el sistema de cámaras proporcione una imagen nitida, aumentada y en algunos casos en 3 una imagen nitida, aumentada y en algunos casos en 3 dimensiones.dimensiones.
El robot introduce una El robot introduce una sonda de fibra optica sonda de fibra optica
teledirigida, es el unico teledirigida, es el unico contacto entre el contacto entre el
cirujano y el paciente.cirujano y el paciente.
NUEVOS CONCEPTOSNUEVOS CONCEPTOS
INSECTOSINSECTOS
Sistemas Biológicos y Biomiméticos Sistemas Biológicos y Biomiméticos ControladosControlados
de la Darpa Se desarrollan una nueva de la Darpa Se desarrollan una nueva clase de vehículos aéreos no tripulados.clase de vehículos aéreos no tripulados.
(UAV, por sus iniciales en inglés) (UAV, por sus iniciales en inglés)
Volar, buscar, escapar e incluso perseguir.
"El principio consiste sencillamente en "El principio consiste sencillamente en que si el insecto vuela describiendo una que si el insecto vuela describiendo una
línea recta, los objetos próximos línea recta, los objetos próximos parecerían pasar mucho más rápido en parecerían pasar mucho más rápido en
el ojo que los objetos que están el ojo que los objetos que están alejados“alejados“
"De ese modo, la distancia a un objeto "De ese modo, la distancia a un objeto puede deducirse a partir de la velocidad puede deducirse a partir de la velocidad de su imagen en el ojo: cuanto mayor es de su imagen en el ojo: cuanto mayor es la velocidad, más cerca se encuentra el la velocidad, más cerca se encuentra el
objeto".objeto".
Los sensores de flujo óptico Los sensores de flujo óptico captan y procesan imágenes en captan y procesan imágenes en
forma simultánea.forma simultánea.
OTROS MATERIALESOTROS MATERIALES
No solo son No solo son aplicables a la aplicables a la
robótica, sino a la robótica, sino a la electrónica cotidiana electrónica cotidiana
y de servicio.y de servicio.Conocer para aplicar.Conocer para aplicar.
LEPLEP (Light-Emitting Polymers)(Light-Emitting Polymers)
POLÍMEROS LUMINISCENTESPOLÍMEROS LUMINISCENTESLaboratorio Cavendish de Cambridge 1989Laboratorio Cavendish de Cambridge 1989Son polímeros que al pasar una corriente Son polímeros que al pasar una corriente
eléctrica emiten luz y polímeros de distinta eléctrica emiten luz y polímeros de distinta composición química producen distintos composición química producen distintos
colores.colores.
CONCLUSIONESCONCLUSIONES
e-mail:e-mail:[email protected]@saberinternacional.com.mx
¡¡¡¡GRACIAS!!!¡¡¡¡GRACIAS!!!!!
