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