Trang chủ Robot & Robotics Robot & Robotics Máy ảnh côn trùng mắt cung cấp tầm nhìn góc rộng cho thiết bị bay tý hon

Máy ảnh côn trùng mắt cung cấp tầm nhìn góc rộng cho thiết bị bay tý hon

Thị giác của côn trùng có cấu tạo đặc biệt, khác hẳn với nhiều loại động vật khác. Có thể chia cấu tạo mắt côn trùng làm hai loại: mắt kép và mắt đơn.

Mỗi mắt kép của côn trùng được tạo nên bởi hàng trăm, hàng nghìn thấu kính nhỏ (là một tế bào thị giác) có kích thước hiển vi, mỗi thấu kính lại tiếp nhận một hình ảnh giống hệt nhau, điều đó có nghĩa là nếu bạn đứng trước một con ruồi, thì trong mắt nó, hình ảnh của khuôn mặt bạn sẽ được nhân lên hàng nghìn lần để hiển thị trên cũng ngần ấy thấu kính tí hon. Trong khi đó, mỗi mắt đơn chỉ được cấu tạo bởi một thấu kính như vậy, và chỉ có tác dụng cảm nhận sáng tối mà thôi.

Đặc điểm này gợi ý cho các nhà khoa học thực thi một cấu trúc máy ảnh đặc biệt, dựa trên cấu trúc mắt kép của côn trùng, cho phép các thiết bị bay có thể quan sát mọi ngóc ngách của một chiến trường hoặc thiết bị quan sát y tế cỡ nhỏ như ống nội soi quan sát đầy đủ các điểm bên trong cơ thể con người. Hiện tại, cấu trúc mắt trên đã được phát triển bởi một nhóm các nhà nghiên cứu Hoa Kỳ, cho phép cung cấp một tầm nhìn rộng gần 180 độ bằng cách sử dụng hàng trăm ống kính nhỏ.

Được trang bị 180 ống kính trên một bán cầu diện tích vài cm2, thiết bị được chế tạo có cấu trúc giống mắt của kiến hoặc bọ cánh cứng. Tuy nhiên, mục đích của các nhà nghiên cứu không dừng lại ở đây. Họ mong muốn sẽ tạo ra một cấu trúc tốt hơn cả bản thiết kế của tự nhiên.

Thiết kế của tự nhiên cung cấp hai lợi thế rất lớn so với các máy ảnh thông thường. Đầu tiên, hình dạng bán cầu cho phép cung cấp góc nhìn vô cùng rộng. Thứ hai, các mảng bán cầu của ống kính nhỏ có độ sâu trường gần như vô hạn, cho phép tập trung đối tượng, không phụ thuộc vào khoảng cách.

Một vấn đề trong thiết kế là cấu trúc chip máy ảnh thông thường không như những gì có trong cấu trúc mắt côn trùng. Nhiệm vụ khó khăn đầu tiên cần phải giải quyết là cần uốn cong các máy ảnh vào một dạng bán cầu mà không bóp méo hình ảnh thu được hoặc làm hỏng các thiết bị điện tử bên dưới ống kính. Giải phép được đưa ra là sử dụng các vật liệu tổng hợp cứng và mềm bố trí phù hợp, cho phép kéo dài và uốn cong để tạo dáng bán cầu.

Để kết nối các ống kính, một màng đàn hồi từ vật liệu polydimetylsiloxan được sử dụng, giống với vật chất sử dụng trong kính áp tròng. Thêm vào đó, một cấu trúc hình trụ được sử dụng để bảo vệ ống kính từ bất cứ chuyển động uốn hoặc duỗi của màng cơ sở.

Tiếp đó, các mảng ống kính nhỏ được đặt trên một lớp diode quang học chuyển đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện. Các đường kết nối được sử dụng để kết nối các mảng của diode quang với các thành phần điện tử khác.

Một lớp phủ được sử dụng phía trên lớp kính và lớp diode quang, hoạt động như tấm chắn chống lại ánh sáng nền. Khác với côn trùng có khả năng tự điều chỉnh các sắc tố đen của mắt trong thời gian thực cho phù hợp với điều kiện ánh sáng, phiên bản máy ảnh nhân tạo phải sử dụng phần mềm để thực hiện điều chỉnh như vậy.

Với cấu trúc trên, các nhà khoa học có thể thổi phồng các lớp phẳng để tạo ra một máy ảnh bán cầu với khả năng quan sát đến 160 độ. Bước tiếp theo cần thực hiện là xây dựng thuật toán và chương trình điều khiển cấu trúc của mắt nhân tạo phù hợp với các điều kiện khác nhau của môi trường, cho phép thu được hình ảnh với góc nhìn rộng trong các điều kiện sáng khác nhau.

Công nghệ này có thể sẽ không được sử dụng trong các máy ảnh số dân dụng, ít nhất trong thời gian tới. Thay vào đó, một loạt các ứng dụng đặc biệt sẽ được áp dụng công nghệ này. Các thiết bị bay tý hon được trang bị máy ảnh này sẽ có khả năng qua sát môi trường với một góc rộng, cho phép ứng dụng trong các ứng dụng quân sự, tìm kiến cứu hộ. Các thiết bị giám sát với khả năng quan sát rộng cho phép giảm thời gian trễ trong quá trình quan sát... q

Ta Tuyen (theo IEEE Spectrum)

Số 149 (6/2013)♦Tạp chí tự động hóa ngày nay


Newer news items:
Older news items:

 

Hỗ trợ online

Hỗ trợ Web
Mr Phương: 0988906030

Liên kết & Quảng cáo


 
 
 

logost new




 


 



Nhà tài trợ


Sửa biến tần

Mới cập nhật

Tìm kiếm

Quảng cáo&Liên kết