Dispositivo imager iperspettrale stampato in 3D a soli 700 dollari

Un team di ricercatori norvegesi ha sviluppato un dispositivo imager iperspettrale a basso costo stampato in 3D che potrebbe essere installato sui droni per fornire loro capacità di imaging avanzate. Uno studio sulla rivista Optics Express spiega come rendere l’imager iperspettrale per circa  700 dollari , che è significativamente più economico di strumenti esistenti di un calibro simile.

I dispositivi di imaging iperspettrale, per chi non lo conoscono, non sono totalmente diversi dalle videocamere a colori a cui potresti essere abituato, tranne che invece di lavorare solo con un array di colori basato su soli tre colori (RGB), possono rilevare centinaia di colori.

Questa capacità significa che “ogni pixel di un’immagine iperspettrale contiene informazioni che coprono l’intero spettro visibile”. In pratica, questi dispositivi di imaging possono essere utilizzati per applicazioni di rilevamento accurate, come l’analisi del gradiente di colore dell’oceano per rilevare le alghe dannose, ad esempio .

Tipicamente, tuttavia, questi dispositivi di imaging di alto calibro tendono a costare decine di migliaia di dollari – rendendoli per lo più inaccessibili – e sono spesso accompagnati da involucri ingombranti.

Ecco perché quando abbiamo sentito parlare di un imager iperspettrale stampato per 700 dollari, quasi non ci credevamo. Ma ecco, esiste, e non è solo economico e fai da te, ma è anche leggero e compatto da poter essere installato su un drone.

“Gli strumenti che abbiamo realizzato possono essere utilizzati in modo molto efficace su un drone o su un veicolo senza pilota per acquisire immagini spettrali”, ha spiegato Fred Sigernes, leader del progetto, dal Centro universitario di Svalbard (UNIS) in Norvegia. “Ciò significa che l’imaging iperspettrale potrebbe essere utilizzato per mappare vaste aree di terreno, ad esempio, senza la necessità di noleggiare un aereo o un elicottero per trasportare uno strumento costoso e di grandi dimensioni.”

Secondo quanto riferito, il team di ricerca ha utilizzato una stampante 3D desktop per produrre supporti personalizzati per l’ottica del dispositivo. Secondo Sigernes, il team ha optato per la stampa 3D in plastica piuttosto che in metallo per ridurre il tempo e i costi.

“La stampa 3D con la plastica è economica e molto efficace per realizzare parti anche complesse, come il pezzo necessario per contenere la griglia che disperde la luce. Sono stato in grado di stampare diverse versioni e provarle “, ha detto. Giù la linea, i ricercatori dicono che il metallo sarà considerato per rendere il dispositivo più durevole.

L’ottica del dispositivo, da parte sua, si basa sulla “tecnica push-broom”, un metodo che utilizza una scansione di linee dettagliata e precisa per comporre un’immagine spettrale. Un sistema di stabilizzazione aggiunto dai ricercatori consente di montare il riproduttore su un drone senza destabilizzare l’immagine.

“Gli imager iperspettrali con spazzolina in genere richiedono una costosa stabilizzazione dell’orientamento”, ha aggiunto Sigernes. “Tuttavia, ora è possibile acquistare sistemi di stabilizzazione elettronicamente molto economici, basati su giroscopi. L’avvento di questi nuovi sistemi ha reso possibile per noi  realizzare imager iperspettrali economici “.

Il leggero dispositivo stampato in 3D, che pesa solo circa mezzo chilo, è stato testato usando un drone octocopter. Bilanciato con l’aiuto di un sistema di stabilizzazione elettronica a due assi, l’imager iperspettrale a basso costo “ha funzionato bene”, rilevando con successo diversi elementi del paesaggio sottostante.

In un altro esperimento, i ricercatori hanno utilizzato uno stabilizzatore a tre assi e spostato il riproduttore di immagini 3D davanti allo schermo di un computer con un espositore per fruttiera. Questa scansione, dicono, ha portato a 571 spettogrammi in soli 22 secondi.

Attualmente, il team di ricerca sta lavorando per migliorare la sensibilità del dispositivo di imaging, in quanto non è altrettanto potente delle sue controparti più costose. “Esistono molti modi per utilizzare i dati acquisiti dagli imager iperspettrali”, ha concluso Sigernes. “Abbassando il costo di questi strumenti, speriamo che più persone saranno in grado di utilizzare questa tecnica analitica e svilupparla ulteriormente”.

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