CC BY
12
для получения большого выигрыша дисперсии реализу-
йа. а2 х—1
ются когда вклад от й£ суммируется с вкладом от собственных дисперсий. Многократным отражением пучка от ЦЗ можно наращивать линейную дисперсию системы, причем, так как элемент повышенной угловой дисперсии был первоначально настроен на режим коллими-рования пучка, то продольное размытие в направлении оси симметрии системы увеличивается медленнее дисперсии. Это позволяет достичь высокой разрешающей способности системы.
Список литературы 1. Саулебеков А.О., Асылбекова С.Н., Тажибаева С.Д., Абдрахманов Н.Г. Коллимирование пучка заряженных частиц в электростатических зеркалах цилиндрического, сферического и гиперболического типов // Вестник КарГУ.-2004.- №2 (34).-С.50-55.
2. Зашквара В.В., Саулебеков А.О., Ашимбаева Б.У. Электронно-оптические свойства электростатического сферического зеркала и систем на его основе. II. Электростатическое сферическое зеркало в режиме внешнего отражения пучка заряженных частиц // Журнал технической физики - 1989. - в.7.-С.1-9.
3. Зашквара В.В., Саулебеков А.О., Юрчак Л.С., Час-ников А.И. Электронно-оптические свойства ЭСЗ и систем на его основе. III. Системы из сферического и цилиндрического зеркал. // Журнал технической физики.- 1992.- в. 6.- С. 189-204.
4. Зашквара В.В., Ильин А.М., Крючков В.Ф. Два случая фокусировки осесимметричного пучка заряженных частиц в электростатическом гиперболическом поле // Журнал технической физики. - 1976.-в.5.- с. 1572-1574.
5. Зашквара В.В., Юрчак Л.С., Верменичев Б.М. Светосильный высокодисперсионный энергоанализатор // Известия АН КазССР.- серия физ.-мат.-1984.-№2.- С. 78-81.
ОЧУВСТВЛЕНИЕ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ, МЕТОДИКА РАСПОЗНАВАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ
Рядчиков Игорь Викторович
доцент кафедры оптоэлектроники КубГУ ФТФ, г.Краснодар.
Мамелин Юрий Валерьевич
студент 4 курс КуБГУ ФТФ, г.Краснодар
АНОТАЦИЯ
В данной статье рассмотрены проблемы очувствления робототехнических систем, а именно методика распознавания рисунка поверхности, по которой движется робот, с условием использования наименьшего количества вычислительных ресурсов. Приведен метод решения этой проблемы с использованием устройств, работающих по принципу зарядовой связи, использование которого позволит сократить количество процессорных тактов на обработку получаемой информации. Преимущество этого метода в том, что опрос большого количества датчиков освещенности- 1728, происходит всего за 5 мкс. Также стоит отметить, что ток потребления данного устройства очувствления очень мал - порядка 50мА, что позволит продлить работу робота в автономном режиме.
ABSTRACT
The problems of robots sensitivity, specifically the resource optimization of robots moving surface profile recognition problem, are reviewed in this article. There is the method of using robots working on PSZ principle, which leads to reduction of information processing speed. The advantage of this method is that the voting of 1728 luminosity sensors takes only 5 ms. The second advantage is that the electricity consumption is about 50 mA, which is very small and allows robot to increase autonomy worktime.
Ключевые слова: робототехника, очувствление, ПЗС, ATmega328
Keywords: robotics, sensitizing, CCD, CISATmega328
Современное время - это время автоматизации и прогресса, автономные роботы приходят на вооружение армии, выполняют тяжелую работу по разбору завалов, работают в складских помещениях, а в домах появляются сервисные роботы - помощники по хозяйству. Также стоит ряд задач по построению автономных роботов в спортивной робототехнике: спортивная езда по линии, распознавание разметки спортивной площадки для игры в робофутбол, робобаскетбол и подобных дисциплин международных олимпиад по робототехнике. Все подобные роботы выполняют различные задачи, имеют различные габариты, технические и функциональные характеристики. Но есть некоторые общие проблемы, которые встречаются при разработке автономных роботов:
- Качественное определение цвета поверхности.
- Выделение некоторой спектральной линии и при этом минимально задействуя вычислительные ресурсы на обработку данных с сенсоров.
- Необходимость продолжительной работы в автономном режиме.
Решением этих проблем может являться использование прибора с зарядовой связью. ПЗС представляет интерес тем, что электрический сигнал в них представлен не током или напряжением, а зарядом. При соответствующей последовательности тактовых импульсов напряжения на электродах МДП-конденсаторов можно передавать как локализированный зарядовый пакет вдоль такой струк-туры[1].
Главное отличительное свойство ПЗС - свойство самосканирования - состоит в том, что для управления цепочкой затворов любой длины достаточно всего трех проводников, по которым передается смещенное по фазе напряжение, (трех тактовых шин). Действительно, достаточно всего трех электродов: одного передающего, одного принимающего и одного изолирующего, разделяющего
пары применяющих передающих друг от друга, причем одноименные электроды таких троек могут быть соединены друг с другом в единую тактовую шину, требующую лишь одного внешнего вывода (Рис.1).Что позволяет обрабатывать полученную с ПЗС информацию не за действуя процессорную мощность на обработку каждого сигнала по отдельности.
Фаза 1 0. Фаза 2 0-Фаза 3 0-
Для исследования данных процессов мы воспользовались распространенным датчиком DL100-10AUJM, 200 DPI A4.
Функциональное описание выводов данного датчика было получено путем реверсивного инжиниринга, в виду отсутствия оригинальной документации, и представлено в таблице 1
Рисунок 1. Простейший трёхфазный ПЗС-регистр. Заряд в каждой потенциальной яме разный Функциональное описание выводов датчика DL100-10AUJM
Таблица 1
№ Обозначение Название Описание
1 GLED GND светодиода Заземление для источника света
2 NON
3 CLK Clock CIS Main Clock
4 GND Ground
5 SI Start Pulse Adjust Integration Time
6 GND Ground
7 NON
8 VCC
9 GND Ground
10 SIG Signal Output Output Signal From Amplifier
Дополнительные характеристики датчика DL100-10AUJM
Таблица 2
Наименование Символ Мин Тип Макс ед. изм
Частота таймера FMAKC= 1/to 500 750 КГц
Скважность tw/to 75 %
Время простоя th(D) 5 tw нс
Время установки tsu(D) 5 tw нс
Время загрузки tpdl 0 1100 нс
tpd2 0 300 нс
БЮ ts1(*note1) 50 нс
ts2(*note1) 250 нс
На рисунке 2 предоставлена принципиальная-схема прибора, на которой видно, что она состоит из ПЗС и регистра сдвига. Чтение информации осуществляется при подаче стартового импульса на 5 вход ^Г) путем параллельного сдвига накопленного заряда в регистр для дальнейшего перемещения в выходную шину. Для работы регистра сдвига необходимо подавать импульс на 3 вход датчика (СЬК) с частотой 500КГц и скважностью 25%.
УЪЕО о_
Некоторые дополнительные характеристики указаны в таблице 2.
Для получения сигнала с интересующей нас частотой испльзовался микроконтроллер ATmega328P, Среда разработки - Arduino IDE, изучение оригинальной документации на микроконтроллер позволило написать следующий программный код.
RT
--V-
V сс
C:0.1ÜF"6 -р GND О—
si о-
CLK О-SIG О-
Rod Lens. Array
1 2 3
т
1720 1721 172S
Shift Register & Analog Switches
Рисунок 2. Принципиальная схема используемой линейной ПЗС матрицы
void setup() {
pinMode(3, OUTPUT); pinMode(10, OUTPUT); pinMode(5, INPUT);
//-----Timer1---------// Таймер тактируется с другого таймера, через физическую перемычку между выводами
3 (OC2B) и 5 (T1), сигнал снимается с вывода 10 (OC1B)
TCCR1A = (1«WGMn)|(1«WGM10)|(1«COM1B1)|(1«COM1A1); TCCR1B = (1«WGM12)|(1«WGM13)|(0«IŒS1)|(1«CS12)|(1«CSn)|(0«CS10);
OCR1A = 1726; // Расстояние между импульсами. Верхняя граница счета импульсов с таймера 2, с ноги OC2B OCR1B = 0; // длительность импульса //-----Timer2---------
TCCR2A = (1«WGM20)|(1«COM2B1); // Режим Phase correct PWM with update on OCRA + включаем OC2B по сработке OCR2B
TCCR2B = (1«CS20)|(1«WGM22); // Тактирование от CLK + режим Phase correct PWM with update on OCRA OCR2A = 16; // Верхняя граница счета. Диапазон от 0 до 255.
OCR2B = 4; // Скважность = OCR2B/OCR2A. Пока значение счетчика меньше OCR2B, на выводе (OC2B, который соответствует Digital 3 arduino), HIGH. Когда больше OCR2B, но меньше OCRA, на выводе LOW - 0. } // the loop routine runs over and over again forever: void loop() {}
Который позволил получить интересующие нас сигналы (Рсунок 3) на экране осциллографа. Меандр красного цвета (1) представляет собой тактирующий сигнал как можно убедиться с частотой 500 КГц и скважностью 75 %. Представленный сигнал желтого цвета (2) это стартовый импульс.
После подключения этих сигналов к ПЗС линейке был получен следующий вид выходного сигнала. Который изображает несколько периодов полного считывания информации всех 1728 датчиков используемой ПЗС линейки.
Подводя итоги стоит отметить что для типового решения задачи распознавания поверхности используются датчики (оптопары), время опроса 1 такого датчика составляет порядка 50 мкс, а тут 1728 датчиков опрашиваются за 5 мкс, что для 1 датчика составляет 2,8 нс.
Особенностью данной программы в том что процессор микроконтроллера не задействуется, а используется его периферия. Для обработки получаемых сигналов планируется использование АЦП и компараторов.
Рисунок 3. Вид сигнала SI и CLK.
Рисунок 4. Выходной сигнал с ПЗС
Список литературы 1. Принципы работы и устройство приемников света на ПЗС [Электронныйресурс], http ://www. startcopy .net /notes/ccd.shtml статья в интернете.
2. «Черно белая ПЗС линейка» [Электронныйресурс], http://dssp.petrsu.ru/~ivash/lab_work/ccd_lab.pdf статья в интернете.
НОВЫЙ ПОДХОД АНАЛИТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛЕВЫХ НАНОТРАНЗИСТОРОВ
Масальский Николай Валерьевич
С.нс., Научно-исследовательский институт системных исследований, Москва
АННОТАЦИЯ
Обсуждается 2D аналитическая температурная модель распределения потенциала в рабочей области полностью обедненного полевого нанотранзистора со структурой «кремний на изоляторе». Результаты моделирования хорошо согласуются с расчетами, выполненными при помощи программного пакета ATLAS SILVACO.
ABSTRACT
The 2D analytical temperature potential distribution model at work area of fully depleted field nanotransistor with structure of "silicon on insulator" is discussed. Results of simulation will well be coordinated with the calculations executed by means of a software package of ATLAS SILVACO.
