Najpotężniejsza na świecie drukarka laserowa 3D

Lotnicze skanowanie laserowe dostarczyło w ciągu ostatnich kilku lat oszałamiających map i spostrzeżeń. Ujawnił między innymi słabe zarysy znikłej siatki ulic średniowiecznego miasta, zasłonięte przez dżunglę otaczającą kambodżańską świątynię Angkor Wat (patrz Skanowanie laserowe ujawnia nowe części starożytnego miasta Kambodży), co wymagało 20 godzin lotu helikopterem, aby zmapować 370 kilometrów kwadratowych z rozdzielczością jednego metra.

Kosmiczny strzał : Prom kosmiczny Atlantis zaparkowany w Kennedy Space Center na Florydzie pojawia się na zdjęciu o wymiarach 200 na 200 metrów wykonanym w nocy z wysokości 13 600 stóp w zaledwie 18 sekund przez poprzednią wersję zaawansowanej technologii LIDAR.

Ale w bezpiecznym hangarze w bazie Hanscom Air Force Base w Bedford w stanie Massachusetts brzuch turbośmigłowego Bombardiera został wyposażony w technologię, która może wykonać zadanie w Kambodży w około pół godziny. Kadłub zawiera nowy system obrazowania 3D LIDAR (wykrywanie i określanie odległości), który działa z niespotykaną szybkością i wysoką rozdzielczością, mówi Dale Fried, główny twórca systemu w Lincoln Laboratory, finansowanym przez rząd federalny centrum badawczo-rozwojowym prowadzonym przez MIT.

Systemy LIDAR odpalają lasery i wykrywają powracające fotony, wykorzystując czas tych podróży powrotnych do pomiaru odległości, a tym samym do tworzenia obrazów trójwymiarowych. Sercem nowego systemu obrazowania jest mikrochip z największą w historii matrycą pikseli, która wykrywa tylko jeden foton – w sumie ponad 16 384 piksele. Szereg pikseli w połączeniu z soczewkami optycznymi umożliwia obrazowanie szerszych obszarów. Macierze tych detektorów jednofotonowych są w stanie bardzo szybko mapować duże obszary, mówi Fried.

W dzisiejszych powietrznych systemach LIDAR poszczególne detektory są znacznie mniej czułe; i są poruszane mechanicznie wraz z laserem, który emituje światło, aby uchwycić szersze pole widzenia.

Chociaż żadne obrazy z nowego systemu kształtującego się w Hanscom nie są publicznie dostępne, przetestowano wcześniejszą generację technologii — zbudowaną cztery lata temu z zaledwie jedną czwartą liczby pikseli. System został wysłany przez wojsko USA z misją humanitarną po trzęsieniu ziemi na Haiti w styczniu 2010 roku; pojedyncze przeloty biznesowego odrzutowca na wysokości 10 000 stóp nad Port-au-Prince były w stanie uchwycić natychmiastowe zdjęcia 600-metrowych kwadratów miasta w rozdzielczości 30 centymetrów, pokazując dokładną wysokość gruzu porozrzucanego na ulicach miasta.

System ten był już mniej więcej cztery razy szybszy i bardziej szczegółowy niż system Angkor Wat. Ale układ detektorów w hangarze Hanscom jest jeszcze 10 razy lepszy i może szybciej tworzyć znacznie większe mapy, mówi Fried.

Technologia wykorzystuje półprzewodnik zwany arsenkiem indowo-galowym, który działa w widmie podczerwieni przy stosunkowo długiej długości fali, co pozwala na uzyskanie większej mocy, a tym samym większych zasięgów dla lotniczego skanowania laserowego.

Dopiero w ciągu ostatniej dekady lub więcej tablice pikseli, które mogą wykrywać pojedyncze fotony. W większości powstałe systemy obrazowania były ograniczone do prac rządowych i wojskowych, takich jak szybkie mapowanie dużej części skalistego terenu Afganistanu z rozdzielczością jednego metra potrzebną załogom helikopterów do znalezienia stref lądowania.

Lekki chip : Na szczycie chipa znajduje się tablica składająca się z ponad 4096 pikseli — z których każdy jest w stanie wykryć pojedynczy foton.

Technologia została licencjonowana dwóm firmom, Fala światła w Princeton z Cranbury, New Jersey i Spektrolab , jednostka Boeinga w Sylmar w Kalifornii, która przetwarza je na produkty. W zeszłym roku firma Princeton Lightwave jako pierwsza skomercjalizowała technologię, która stworzyła obraz Haiti. Powstały pakiet był wielkości pudełka po butach, aczkolwiek o ogromnej początkowej cenie 150 000 USD, przeznaczony dla rynku wykonawców obronnych.

Ale wraz z poprawą procesu wytwarzania chipów i spadkiem cen, technologia może znaleźć znacznie więcej zastosowań w takich dziedzinach, jak glacjologia, rolnictwo i archeologia – a być może nawet trafi do autonomicznych samochodów masowych – mówi Mark Itzler, dyrektor generalny Princeton. Fala światła. Obecnie komercyjne wersje samochodowego LIDARA, które mogą widzieć dalej niż kilka metrów, kosztują ponad 30 000 USD i zwykle wymagają nieporęcznego urządzenia mechanicznego.

Podczas gdy w samochodach rozważa się wiele różnych rodzajów LIDAR, podejście z arsenku indu galu ma długoterminową przewagę; można go bezpiecznie zwiększyć do ekstremalnie wysokich poziomów mocy. Obecne systemy wykorzystują krzem, który działa w zakresie częstotliwości światła widzialnego. W rezultacie podniesienie ich do poziomów wystarczających do wykonywania ważnych zadań — takich jak wykrywanie zwierzęcia 200 metrów z przodu, nawet na zamglonej autostradzie — zwiększa ryzyko obrażeń oczu. Wielu [dostawców samochodów] postrzega bezpieczeństwo oczu jako kwestię długoterminową, że są bardzo zainteresowani czułością pojedynczego fotonu przy długościach fal, gdzie jest to niezwykle bezpieczna dla oczu operacja, mówi Itzler.

Princeton Lightwave prowadzi rozmowy z głównymi dostawcami przemysłu samochodowego, aby zbudować wczesny prototyp. Itzler mówi, że koszty będą musiały spaść gwałtownie, ale jest na to precedens: pierwszy odbiornik optyczny [wykorzystujący arsenek indowo-galowy] dla szybkich sieci telekomunikacyjnych kosztował 5000 USD – a dziś kosztuje 10 USD, zauważa.

Bez względu na to, czy technologia trafi do samochodów, mówi Fried, wyeliminowanie potrzeby stosowania niektórych ruchomych części i opracowanie większych macierzy detektorów pojedynczych fotonów ostatecznie zrewolucjonizuje cenę obrazów trójwymiarowych o czynnik 10 lub więcej, tym samym otwieranie nowych aplikacji.

Tymczasem nowe postępy w układach emiterów opartych na chipach mogą ułatwić wysyłanie światła bez obracania części. W papier w Natura W zeszłym roku inni badacze z MIT pokazali, w jaki sposób układ anten krzemowych o wymiarach 64 na 64 może przyjąć pojedynczą wiązkę lasera i wysłać ją w dowolne miejsce, dostosowując napięcia na chipie.

ukryć