HoloVID

HoloVID é um instrumento de medição , originalmente desenvolvido por Mark Slater para a medição dimensional holográfica da rede estrutural isogriforme interna da família Delta de veículos de lançamento em 1981.

História

Os veículos de lançamento Delta foram produzidos pela McDonnell Douglas Astronautics até a linha ser comprada pela Boeing . Fresadas em alumínio T6 em fresas horizontais de 40 por 20 pés (12 por 6 m), a inspeção das enormes folhas demorou mais do que a fabricação original. Estimou-se que um dispositivo de inspeção in situ em tempo real poderia reduzir custos, por isso foi gerado um orçamento de Pesquisa e Desenvolvimento Independente (IRAD) para resolver o problema. Duas soluções foram trabalhadas simultaneamente por Mark Slater: uma técnica foto-óptica utilizando lentes holográficas e uma técnica ultrassônica utilizando matrizes multiplexadas de microtransdutores configuráveis.

Um par de HoloVIDs para feedback simultâneo de solda frontal e traseira foi usado mais tarde em Martin Marietta para inspecionar as longas costuras de solda que mantêm juntos os tanques externos do ônibus espacial . Ao controlar o perfil do cordão de solda em tempo real à medida que era gerado pelo TIG , uma ótima relação peso versus desempenho poderia ser obtida, evitando que os motores do foguete tivessem que desperdiçar energia de empuxo, garantindo ao mesmo tempo as maiores resistências possíveis da alma.

Uso

Muitas empresas ( Kodak , Immunex , Boeing , Johnson & Johnson , The Aerospace Corporation , Silverline Helicopters e outras) usam versões personalizadas do leitor seis dimensional sem contato com processamento óptico holográfico integrado para aplicações desde avaliação de almofada de montagem em superfície de supercomputador até genética análise de ensaio bioquímico.

Especificações

HoloVID pertence a uma classe de sensores conhecida como dispositivo de scanner 3D de luz estruturada . O uso de luz estruturada para extrair informações de formas tridimensionais é uma técnica bem conhecida. [1] [2] O uso de planos únicos de luz para medir a distância e orientação de objetos foi relatado diversas vezes. [3] [4] [5]

O uso de múltiplos planos [6] [7] [8] e múltiplos pontos [9] [10] de luz para medir formas e construir estimativas volumétricas de objetos também tem sido amplamente relatado. [11]

O uso de hologramas de fase segmentados para desviar seletivamente porções de uma frente de onda de imagem é incomum. Os componentes ópticos holográficos usados ​​neste dispositivo dividem segmentos tesselados de uma frente de onda de retorno em áreas programáveis ​​e patches moldados para alcançar uma capacidade única, aumentando tanto o tamanho de um objeto que pode ser lido quanto a profundidade do eixo z por ponto que é mensurável, ao mesmo tempo que aumenta o número de operações simultâneas possíveis, o que representa um avanço significativo no estado da arte anterior.

Modos operacionais

Um feixe de laser é feito para atingir uma superfície alvo. O ângulo do campo óptico inicialmente não linear pode ser não ortogonal à superfície. Este feixe de luz é então refletido pela superfície em uma ampla função de propagação cônica que está geometricamente relacionada ao ângulo de incidência , frequência da luz, comprimento de onda e rugosidade relativa da superfície . Uma parte dessa luz refletida entra coaxialmente no sistema óptico , onde um 'stop' sombreia as bordas. Em um leitor de ponto único, essa borda é visualizada ao longo de um raio por um conjunto de fotodiodos .

A saída deste dispositivo é uma saída de vagão onde os fotodiodos são acesos sequencialmente diodo por diodo conforme a distância do objeto muda em relação ao sensor, até que nenhum diodo esteja aceso ou todos os diodos estejam acesos. O valor dinâmico da carga residual do produto em cada célula do diodo de luz é uma função da corrente de polarização , da corrente escura e da radiação ionizante incidente (neste caso, a luz laser de retorno).

No sistema multiponto, o HoloVID, o ponto do cursor é varrido opticamente acusticamente no eixo x através de um transformador monaxial. Uma lente holográfica monaxial coleta a frente da onda e reconstrói o padrão no conjunto de fotodiodos unidimensional e em um sensor de matriz bidimensional. O processamento de imagem dos dados do sensor deriva a correlação entre a frente de onda comprimida e o objeto físico real.

Referências

  1. ^ Agin, Gerald J. (fevereiro de 1979). “Controle em tempo real de um robô com câmera móvel” (Documento). SRI International , Centro de Inteligência Artificial . Nota técnica 179.
  2. ^ Bolles, Robert C.; Fischler, Martin A. (24 de agosto de 1981). "Uma abordagem baseada em RANSAC para ajuste de modelo e sua aplicação para encontrar cilindros em dados de alcance". Anais da 7ª Conferência Conjunta Internacional sobre Inteligência Artificial . Vol. 2. pp. 637–643.
  3. ^ Posdamer, JL; Altschuler, MD (janeiro de 1982). "Medição de superfície por sistemas de feixes projetados codificados no espaço". Computação Gráfica e Processamento de Imagens . 18 (1): 1–17. doi :10.1016/0146-664X(82)90096-X.
  4. ^ Popplestone, RJ; Marrom, CM; Ambler, AP; Crawford, GF (3 de setembro de 1975). "Formando modelos de corpos facetados planos e cilíndricos a partir de listras claras" (PDF) . Anais da 4ª Conferência Conjunta Internacional sobre Inteligência Artificial . Vol. 1. pp. 664–668.
  5. ^ Oshima, Masaki; Shirai, Yoshiaki (abril de 1983). "Reconhecimento de objetos usando informações tridimensionais" (PDF) . Transações IEEE em análise de padrões e inteligência de máquina . 5 (4): 353–361. doi :10.1109/TPAMI.1983.4767405. PMID  21869120. S2CID  17612273. Arquivado do original (PDF) em 19/10/2016.
  6. ^ Alvo, J.; Kent, E.; Nashman, M.; Mansbach, P.; Palombo, L.; Shneier, M. (22 de novembro de 1982). "Sistema de visão hexadimensional". Em Rosenfeld, Azriel (ed.). Anais do SPIE: Robot Vision . Vol. 0336. pp. Bibcode :1982SPIE..336..142A. doi :10.1117/12.933622. S2CID64868995  . {{cite book}}: |journal=ignorado ( ajuda )
  7. ^ Okada, S. (1973). “Máquina de soldar com detector de forma”. Mitsubishi-Denki-Giho (em japonês). 47 (2): 157.
  8. ^ Taenzer, Dave (1975). "Relatório de progresso na inspeção visual de juntas de solda" (Documento). Instituto de Tecnologia de Massachusetts, Laboratório de Inteligência Artificial. Documento de Trabalho 96.
  9. ^ Nakagawa, Yasuo (22 de novembro de 1982). "Inspeção visual automática de juntas de solda em placas de circuito impresso". Em Rosenfeld, Azriel (ed.). Anais do SPIE: Robot Vision . Vol. 0336. pp. Bibcode :1982SPIE..336..121N. doi :10.1117/12.933619. S2CID109280087  . {{cite book}}: |journal=ignorado ( ajuda )
  10. ^ Duda, RO; Nitzan, D. (março de 1976). "Processamento de baixo nível de dados de alcance e intensidade registrados" (Documento). SRI International , Centro de Inteligência Artificial . Nota técnica 129.
  11. ^ Nitzan, David; Cérebro, Alfred E.; Duda, Richard O. (fevereiro de 1977). "A medição e uso de dados de refletância e alcance registrados na análise de cena". Procedimentos do IEEE . Vol. 65. pp. 206–220. doi :10.1109/PROC.1977.10458. S2CID8234002  .
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