ГолоВИД

HoloVID — измерительный прибор , первоначально разработанный Марком Слейтером для голографического измерения размеров внутренней изорешеточной структурной сетки Delta семейства ракет-носителей в 1981 году.

История

Ракеты-носители Delta производились компанией McDonnell Douglas Astronautics до тех пор, пока линию не купила компания Boeing . Проверка огромных листов, изготовленных из алюминия Т6 на горизонтальных станках размером 40 на 20 футов (12 на 6 м), заняла больше времени, чем при первоначальном производстве. Было подсчитано, что режиме реального времени устройство для проверки на месте в независимых исследований и разработок может сократить расходы, поэтому для решения этой проблемы был создан бюджет (IRAD). Марк Слейтер одновременно разработал два решения: фотооптический метод с использованием голографической линзы и ультразвуковой метод с использованием настраиваемых мультиплексированных матриц микропреобразователей.

Пара HoloVID для одновременной обратной связи по сварным швам на передней и задней стороне позже использовалась в Мартин Мариетта для проверки длинных сварных швов, которые скрепляют внешние баки космического корабля "Шаттл" . Контролируя профиль сварного валика в режиме реального времени по мере его создания TIG , можно получить оптимальное соотношение веса и производительности, что избавляет ракетные двигатели от необходимости тратить энергию тяги и одновременно гарантирует максимально возможную прочность стенки.

Использование

Многие корпорации ( Kodak , Immunex , Boeing , Johnson & Johnson , The Aerospace Corporation , Silverline Helicopters и другие) используют индивидуальные версии шестимерного бесконтактного считывателя со встроенной голографической оптической обработкой для приложений, от суперкомпьютеров для поверхностного монтажа оценки площадок до генетических исследований. биохимический анализ.

Технические характеристики

HoloVID принадлежит к классу датчиков, известных как 3D-сканеры со структурированным светом . Использование структурированного света для извлечения информации о трехмерной форме является хорошо известным методом. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} Несколько раз сообщалось об использовании отдельных плоскостей света для измерения расстояния и ориентации объектов. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}

Использование нескольких самолетов. ^{[ 6 ]}^{[ 7 ]}^{[ 8 ]} и несколько точек ^{[ 9 ]}^{[ 10 ]} Также широко сообщалось об использовании света для измерения форм и построения объемных оценок объектов. ^{[ 11 ]}

Использование сегментированных фазовых голограмм для выборочного отклонения частей волнового фронта изображения является необычным. Голографические оптические компоненты, используемые в этом устройстве, разделяют мозаичные сегменты фронта возвращающейся волны на программируемые объемные области и фигурные пятна для достижения уникальной возможности, увеличивая как размер объекта, который можно прочитать, так и глубину оси Z на точку, что измеримым, а также увеличивает количество возможных одновременных операций, что является значительным достижением по сравнению с предыдущим уровнем техники.

Режимы работы

Лазерный луч воздействует на поверхность цели. Угол первоначально нелинейного оптического поля может быть неортогонален поверхности . Этот световой луч затем отражается от поверхности в виде широкой конической функции рассеяния, которая геометрически связана с углом падения , частотой света, длиной волны и относительной шероховатостью поверхности . Часть этого отраженного света попадает в оптическую систему коаксиально, где «ограничитель» затеняет края. В одноточечном считывателе этот край просматривается по радиусу с помощью матрицы фотодиодов .

Выход этого устройства представляет собой выход товарного вагона, где фотодиоды последовательно загораются диод за диодом по мере изменения расстояния до объекта по отношению к датчику, пока либо ни один диод не загорится, либо все диоды не загорятся. Динамическое значение заряда остаточного продукта в каждой ячейке светодиода является функцией тока смещения , темнового тока и падающего ионизирующего излучения (в данном случае возвращающегося лазерного света).

В многоточечной системе HoloVID точка курсора сканируется акустооптическим способом по оси X поперек $k\theta$ одноосный трансформатор. Моноаксиальная голографическая линза собирает волновой фронт и восстанавливает рисунок на одномерной матрице фотодиодов и двумерном матричном датчике. Обработка изображений данных датчика определяет корреляцию между фронтом сжатой волны и реальным физическим объектом.

Ссылки

^ Агин, Джеральд Дж. (февраль 1979 г.). «Управление роботом с помощью мобильной камеры в реальном времени» (Документ). SRI International , Центр искусственного интеллекта . Техническое примечание 179.
^ Боллс, Роберт С.; Фишлер, Мартин А. (24 августа 1981 г.). «Подход к подбору модели на основе RANSAC и его применение для поиска цилиндров в данных о диапазоне». Материалы 7-й Международной совместной конференции по искусственному интеллекту . Том. 2. С. 637–643.
^ Посдамер, Дж.Л.; Альтшулер, доктор медицинских наук (январь 1982 г.). «Измерение поверхности с помощью систем проекционного луча с космическим кодированием». Компьютерная графика и обработка изображений . 18 (1): 1–17. дои : 10.1016/0146-664X(82)90096-X .
^ Попплстоун, Р.Дж.; Браун, СМ; Эмблер, AP; Кроуфорд, GF (3 сентября 1975 г.). «Формирование моделей плоскоцилиндрических граненых тел из светлых полос» (PDF) . Материалы 4-й Международной совместной конференции по искусственному интеллекту . Том. 1. С. 664–668.
^ Осима, Масаки; Шираи, Ёсиаки (апрель 1983 г.). «Распознавание объектов с использованием трехмерной информации» (PDF) . Транзакции IEEE по анализу шаблонов и машинному интеллекту . 5 (4): 353–361. дои : 10.1109/TPAMI.1983.4767405 . ПМИД 21869120 . S2CID 17612273 . Архивировано из оригинала (PDF) 19 октября 2016 г.
^ Альбус, Дж.; Кент, Э.; Нэшман, М.; Мансбах, П.; Паломбо, Л.; Шнайер, М. (22 ноября 1982 г.). «Система шестимерного зрения». В Розенфельде, Азриэль (ред.). Труды SPIE: Robot Vision . Том. 0336. стр. 142–153. Бибкод : 1982SPIE..336..142A . дои : 10.1117/12.933622 . S2CID 64868995 .
^ Окада, С. (1973). «Сварочный аппарат с детектором формы». Митсубиси-Дэнки-Гихо (на японском языке). 47 (2): 157.
^ Тензер, Дэйв (1975). «Отчет о ходе визуального контроля паяных соединений» (Документ). Массачусетский технологический институт, лаборатория искусственного интеллекта. Рабочий документ 96.
^ Накагава, Ясуо (22 ноября 1982 г.). «Автоматический визуальный контроль паяных соединений на печатных платах». В Розенфельде, Азриэль (ред.). Труды SPIE: Robot Vision . Том. 0336. стр. 121–127. Бибкод : 1982SPIE..336..121N . дои : 10.1117/12.933619 . S2CID 109280087 .
^ Дуда, Р.О.; Ницан, Д. (март 1976 г.). «Низкоуровневая обработка зарегистрированных данных о дальности и интенсивности» (Документ). SRI International , Центр искусственного интеллекта . Техническое примечание 129.
^ Ницан, Дэвид; Брэйн, Альфред Э.; Дуда, Ричард О. (февраль 1977 г.). «Измерение и использование зарегистрированных данных об отражении и дальности при анализе сцены». Труды IEEE . Том. 65. стр. 206–220. дои : 10.1109/PROC.1977.10458 . S2CID 8234002 .

[1] Агин, Джеральд Дж. (февраль 1979 г.). «Управление роботом с помощью мобильной камеры в реальном времени» (Документ). SRI International , Центр искусственного интеллекта . Техническое примечание 179.

[2] Боллс, Роберт С.; Фишлер, Мартин А. (24 августа 1981 г.). «Подход к подбору модели на основе RANSAC и его применение для поиска цилиндров в данных о диапазоне». Материалы 7-й Международной совместной конференции по искусственному интеллекту . Том. 2. С. 637–643.

[3] Посдамер, Дж.Л.; Альтшулер, доктор медицинских наук (январь 1982 г.). «Измерение поверхности с помощью систем проекционного луча с космическим кодированием». Компьютерная графика и обработка изображений . 18 (1): 1–17. дои : 10.1016/0146-664X(82)90096-X .

[4] Попплстоун, Р.Дж.; Браун, СМ; Эмблер, AP; Кроуфорд, GF (3 сентября 1975 г.). «Формирование моделей плоскоцилиндрических граненых тел из светлых полос» (PDF) . Материалы 4-й Международной совместной конференции по искусственному интеллекту . Том. 1. С. 664–668.

[5] Осима, Масаки; Шираи, Ёсиаки (апрель 1983 г.). «Распознавание объектов с использованием трехмерной информации» (PDF) . Транзакции IEEE по анализу шаблонов и машинному интеллекту . 5 (4): 353–361. дои : 10.1109/TPAMI.1983.4767405 . ПМИД 21869120 . S2CID 17612273 . Архивировано из оригинала (PDF) 19 октября 2016 г.

[6] Альбус, Дж.; Кент, Э.; Нэшман, М.; Мансбах, П.; Паломбо, Л.; Шнайер, М. (22 ноября 1982 г.). «Система шестимерного зрения». В Розенфельде, Азриэль (ред.). Труды SPIE: Robot Vision . Том. 0336. стр. 142–153. Бибкод : 1982SPIE..336..142A . дои : 10.1117/12.933622 . S2CID 64868995 .

[7] Окада, С. (1973). «Сварочный аппарат с детектором формы». Митсубиси-Дэнки-Гихо (на японском языке). 47 (2): 157.

[8] Тензер, Дэйв (1975). «Отчет о ходе визуального контроля паяных соединений» (Документ). Массачусетский технологический институт, лаборатория искусственного интеллекта. Рабочий документ 96.

[9] Накагава, Ясуо (22 ноября 1982 г.). «Автоматический визуальный контроль паяных соединений на печатных платах». В Розенфельде, Азриэль (ред.). Труды SPIE: Robot Vision . Том. 0336. стр. 121–127. Бибкод : 1982SPIE..336..121N . дои : 10.1117/12.933619 . S2CID 109280087 .

[10] Дуда, Р.О.; Ницан, Д. (март 1976 г.). «Низкоуровневая обработка зарегистрированных данных о дальности и интенсивности» (Документ). SRI International , Центр искусственного интеллекта . Техническое примечание 129.

[11] Ницан, Дэвид; Брэйн, Альфред Э.; Дуда, Ричард О. (февраль 1977 г.). «Измерение и использование зарегистрированных данных об отражении и дальности при анализе сцены». Труды IEEE . Том. 65. стр. 206–220. дои : 10.1109/PROC.1977.10458 . S2CID 8234002 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]