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LA LUMIERE

Le rayonnement lumineux est électromagnétique (champ électrique + champ magnétique) il correspond a l'émission de photons par des atomes excités.

La lumiére visible par l'oeil humain va de longueurs d'onde d'environ 400 (violet) a 700 (rouge) nanométres (1 nanométre = 1 milliardiéme de métre !) . En dessous de 400 il y a les Ultra violets (UV) et au dessus de 700 nm l'infrarouge (IR) . Cela correspond a des fréquences élevées ******

Les rayons lumineux en interagissant avec le milieu ou ils se propagent sont soumis a différents phénoménes dont les principaux sont les suivants:

• absorbtion et réflexion : lorsque la lumiére rencontre une surface (écran) une partie de cette lumiére est absorbée et une partie est réfléchie

  • l'aborbtion dépend notamment de la couleur de l'écran: le noir absorbe beaucoup plus que le blanc . Mais aussi des irrégularités de la surface ou de sa transparence plus ou moins nette.. Et encore de la longueur d'onde des rayons lumineux utilisés: ne pas oublier qu'une surface qui vous apparait non transparente a l'oeil laisse peut être passer une partie des rayons de votre émétteur IR !

  • la réflexion dépend donc de l'importance de l'absorbtion et en robotique on sait que la détection des obstacles et sutout l'appréciation de leur distance par mesure de la réflexion dépend de leur couleur ! Un objet noir est plus difficile a détecter par réflexion qu'un blanc !

• diffraction: modification de la direction du rayon lumineux (les prismes et les réseaux optiques diffractent la lumiére : noter que les sillons d'un CD constituent un réseau d'ou l'aspect irrisé que peut avoir cette surface)
• diffusion: la lumiére qui a rencontré un obstacle est renvoyée dans plusieures directions dont le nombre et l'orientation dépend des caractéristiques de cette surface. Ce phénoméne s'accompagne de pertes d'énergie lumineuse.

Utilisations des propriétés de la lumiére en robotique:

• la lumiére visible peut être utilisée:
  • pour détecter des obstacles grace a la réflexion . Mais cette détection dépend fortement de l'éclairage ambient et de la nature des obstacles (couleur , densité, irrégularités)
  • en analyse d'image pour repérer un objet d'une coleur ou d'une forme particuliére
• les infra rouges sont trés utilisés en robotique: pour la transmission de commandes a courtes distances (quelques métres) . Comme un corps chaud émet des infra rouges ils servent aussi a détecter les êtres vivants (mettez un pyro détecteur sur votre robot et il repérera votre chat !)et a les "photographier" de nuit. Comme c'est le cas pour la lumiére visible ,les infra rouges sont réfléchis par les obstacles : on s'en sert pour faire éviter les obstacles aux robots. Ils ont une parie des inconvénients des détecteurs optiques , mais si on module le signal on a moins d'interférences . notez qu'ils détectent mal les surfaces vitrées.
• pour limiter les interférences dues a l'éclairage ambient il est classique de moduler le signal lumineux : on le "hache" en une série de signaux identiques correspondant a certaine fréquence au niveau de l'émetteur (diode émettrice) et on lit les signaux au niveau du récepteur (photodiode, phototransistor) en utilisant la même fréquence et on reconstitue les signaux en supprimant le "hachage" (on dit qu'on enléve "l'enveloppe"), c'est ce quon appelle la démodulation. Cette méthode est celle utilisée pour les télécommandes de téléviseurs par IR avec un hachage a 38 500 hertz.
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