Forskare använde 3D-utskrift för att göra hållaren (svart rektangulär bit) för optiken som används för att skapa en billig och liten hyperspektral bildkamera. Genomförbarhetstester visade att 3D-utskrift kan användas för att producera prototypdelar som är tillräckligt noggranna för optiska system. Upphovsman:Fred Sigernes, Universitetscentrum på Svalbard
I en ny studie, forskare använde 3D-utskrift och billiga delar för att skapa en billig hyperspektral bildkamera som är tillräckligt lätt för att använda inbyggda drönare. De erbjuder ett recept för att skapa dessa bilder, vilket skulle kunna göra den traditionellt dyra analytiska tekniken mer tillgänglig.
Hyperspektrala avbildare producerar bilder som en traditionell färgkamera men detekterar flera hundra färger istället för de tre som detekteras av vanliga kameror. Varje pixel i en hyperspektral bild innehåller information som täcker hela det synliga spektrumet, tillhandahålla data som kan användas, till exempel, att automatiskt upptäcka och sortera föremål eller mäta havsfärg för att kartlägga skadliga algblomningar. Traditionella hyperspektrala bilder kan kosta tiotusentals dollar och är mycket skrymmande och tunga.
I tidskriften The Optical Society (OSA) Optik Express , forskarna beskriver hur man gör synliga våglängd hyperspektrala bilder som väger mindre än ett halvt kilo för så lite $ 700 (USD). De visar också att dessa avbildare kan skaffa spektral data från ombord på en drönare.
"Instrumenten vi tillverkade kan användas mycket effektivt på en drönare eller obemannat fordon för att få spektralbilder, "sa forskargruppens ledare Fred Sigernes från University Center på Svalbard (UNIS), Norge. "Detta innebär att hyperspektral avbildning kan användas för att kartlägga stora terrängområden, till exempel, utan att behöva hyra ett plan eller en helikopter för att bära ett dyrt och stort instrument. "
Skriva ut rätt delar
En stationär 3D -skrivare underlättade processen för att göra anpassade optikhållare som behövs för bilderna. "Att göra föremål i metall är tidskrävande och kan vara mycket dyrt, "sa Sigernes." Men 3D -utskrift med plast är billigt och mycket effektivt för att göra även komplexa delar, som den bit som behövs för att hålla gallret som sprider ljuset. Jag kunde skriva ut flera versioner och testa dem. "
De hyperspektrala bilder som skapats av forskarna använder det som kallas push-broom-tekniken, som använder exakt linjeskanning för att bygga upp en spektral bild. Forskarna lade till ett stabiliseringssystem i installationen så att en drönares rörelse inte skulle snedvrida bilden när den genererades.
Forskare använde 3D-utskrift för att skapa hyperspektrala bilder som är tillräckligt lätta att använda på en drönare. Bildbehandlaren är det lilla utsprånget på botten av drönarens kropp. Upphovsman:João Fortuna, Norska universitetet för vetenskap och teknik
"Push-kvast hyperspektrala bilder kräver vanligtvis dyr orienteringsstabilisering, "förklarade Sigernes." Men du kan nu köpa mycket billigt gyroskopbaserat, elektroniskt stabiliserande system. Tillkomsten av dessa nya system är möjlig för oss att göra billiga hyperspektrala bilder. "
Test under flygning
Forskarna gjorde flera prototyper med hjälp av 3D -utskrift för att skapa plasthållare som exakt placerar små, lätta kommersiellt tillgängliga kameror och optiska komponenter. De testade ett av instrumenten ombord på en oktokopterdrönare utrustad med ett tvåaxligt elektroniskt stabiliseringssystem. Den hyperspektrala kameran fungerade bra och kunde upptäcka landskapsdrag som vegetation och vattendrag.
Forskarna utförde också handhållna tester med hyperspektrala bilder och tre-axliga elektroniska stabiliseringssystem. För ett experiment, de svepte bilden över en datorskärm med en fruktsamling, förvärvar 571 spektrogram på 22 sekunder.
Dessa genomförbarhetstester visade att 3D -utskrift är tillräckligt noggrann för att producera prototypdelar för optiska system. De tryckta plastdelarna var låga och tillräckligt starka för att hålla det övergripande systemet lätt och litet, vilket är viktigt för användning med drönare. Efter testning, metallversioner av 3D -tryckta delar kan beställas om så önskas för att skapa bilder som skulle vara mer hållbara.
Förbättra känsligheten
Även om de nya bildarna inte ger känsligheten hos traditionella hyperspektrala bilder, deras prestanda är tillräcklig för att kartlägga terräng eller upptäcka havsfärg i dagsljus. Forskarna arbetar nu med att förbättra känsligheten genom att göra något större versioner av instrumenten som fortfarande skulle vara små och lätta nog för användning på drönare. Förbättring av känsligheten hos avbildarna ger data av högre kvalitet.
"Det finns många sätt att använda data som förvärvats av hyperspektrala bilder, "sa Sigernes." Genom att sänka kostnaden för dessa instrument, Vi hoppas att fler kommer att kunna använda denna analytiska teknik och utveckla den vidare. "
