Información del objetivo y retrorreflexión

Muchos juegos de FRC® tienen cinta retrorreflectante adherida a los elementos del campo para ayudar en el procesamiento de la visión. Este documento describe los objetivos de visión del juego de FRC 2016 y la propiedades del material que compone los objetivos.

Nota

Para las dimensiones oficiales y los dibujos de todos los componentes del campo, por favor vea los Dibujos Oficiales del Campo.

Objetivos

Game manual picture of the 2016 game tower and it's retroreflective tape targets. Low brightness picture of the same tower with illuminated retroreflective tape.

Cada objetivo de visión de 2016 consiste en una forma de U de 1” 8» de ancho y 1” de alto hecha de un retrorreflector de 2» de ancho (3M 8830 Silver Marking Film). Los objetivos están localizados inmediatamente adyacentes a la parte inferior de cada meta alta. Cuando está bien iluminada, la cinta retrorreflectante produce un brillante y/o marcador de color saturado.

Retrorreflectividad vs Reflectividad

How light bounces off of retroreflective and reflective surfaces.

Los materiales altamente reflectantes son generalmente reflejados para que la luz «rebote» en un ángulo suplementario. Como se muestra arriba a la izquierda, los ángulos azul y rojo suman 180 grados. Un equivalente explicativo es que la luz refleja sobre la superficie normal la línea verde dibujada perpendicularmente a la superficie. Noten que una luz apuntada a la superficie volverá a la fuente de luz sólo si el ángulo azul es de ~90 grados.

Los materiales retro-reflectantes no son reflejados, pero típicamente tendrá facetas brillantes a través de la superficie, o tendrá una apariencia de perla. No todos los materiales facetados o perlados son retro-reflectantes, sin embargo. Los materiales retro-reflectantes devuelven la mayor parte de la luz a la fuente de luz, y lo hacen para un amplio rango de ángulos entre la superficie y la fuente, no sólo el caso de los 90 grados. Los materiales retro-reflectantes logran esto usando pequeñas prismas, como los que se encuentran en una bicicleta o un reflector de carretera, o utilizando pequeñas esferas con el índice de refracción apropiado que logran múltiples reflexiones internas. En la naturaleza los ojos de algunos animales, incluyendo los gatos domésticos, también exhiben el efecto retro-reflectante típico conocido como «Night Shine». el articulo de Wikipedia con retroreflectores entra en más detalles sobre cómo se logra la retro-reflexión.

Ejemplos de retrorreflexión

Center line divider retroreflective markers on the road. A retroreflective work vest.

Este material debería ser relativamente familiar ya que se utiliza con frecuencia para mejorar la visibilidad nocturna, señales de tráfico, bicicletas y peatones.

Inicialmente, la retro-reflexión puede no parecer una propiedad útil para la seguridad nocturna, pero cuando la luz y el ojo están cerca el uno del otro, como se muestra arriba, la luz reflejada regresa al ojo, y el material brilla intensamente incluso a grandes distancias. Debido al pequeño ángulo entre los ojos del conductor y los faros del vehículo, los materiales retro-reflectantes pueden aumentar mucho la visibilidad de objetos distantes durante la conducción nocturna.

Demostración

Para explorar más a fondo las propiedades de los materiales retro-reflectantes:

  1. Coloca un trozo del material en una pared o superficie vertical

  2. Párese a 10-20 pies de distancia y apunte una pequeña linterna al material.

  3. Empieza con la luz sostenida en tu ombligo, y levántala lentamente hasta que esté entre tus ojos. A medida que la luz se acerca a los ojos, la intensidad de la luz devuelta aumentará rápidamente

  4. Altere el ángulo moviéndose a otros lugares de la sala y repitiendo. La brillante reflexión debe ocurrir en una amplia gama de ángulos de visión, pero el ángulo de la luz la fuente a ojo es clave y debe ser bastante pequeña.

Experimentar con diferentes fuentes de luz. El material es cientos de veces más reflectante que la pintura blanca; así que las fuentes de luz tenue funcionarán bien. Por ejemplo, una luz roja de seguridad para bicicletas demostrará que el color de la fuente de luz determina el color de la luz reflejada. Si es posible, coloque varios miembros del equipo en diferentes lugares, cada uno con su propia luz fuente. Esto demostrará que los efectos son en gran medida independientes, y el material puede aparecer simultáneamente de diferentes colores a varios miembros del equipo. Esto también demuestra que el material es en gran parte inmune a la iluminación ambiental. La luz que regresa al espectador es casi enteramente determinada por una fuente de luz que controlan o una directamente detrás de ellos. Usando una linterna, identifique otros artículos retro-reflectantes que ya estén en su entorno: en la ropa, mochilas, zapatos, etc.

ILUMINACIÓN

A green ring light around a camera.

Hemos visto que la cinta retro-reflectante no brillará a menos que una fuente de luz se dirija a ella, y la fuente de luz debe pasar muy cerca de la lente de la cámara o de los ojos del observador. Mientras que allí son varias formas de lograrlo, un tipo de fuente de luz muy útil para investigar es el flash de anillo, o luz de anillo, que se muestra arriba. Coloque la fuente de luz directamente sobre o alrededor de la lente de la cámara y proporciona una iluminación muy uniforme. Debido a su brillante salida y pequeño tamaño, los LEDs son particularmente útiles para construir este tipo de dispositivo.

Como se muestra arriba, se dispone de económicos arreglos circulares de LEDs en una variedad de colores y tamaños y son fáciles de acoplar a las cámaras, y algunas pueden incluso ser apagadas de un Raspberry Pi. Aunque no están diseñados para una iluminación difusa, funcionan bastante bien para causar cinta retro-reflectante para brillar. Un pequeño anillo de LED verde está disponible a través de FIRST Choice. Otros anillos LED similares están disponibles en proveedores como SuperBrightLEDs.

Imágenes de muestra

Las imágenes de muestra se encuentran con los ejemplos de código de cada idioma (empaquetadas con LabVIEW, y en un ZIP separado en el mismo lugar que las muestras de C++/Java).