Zastosowanie technologii druku 3D do budowy prototypowej kamery 2D wyposażonej w model kompensacji temperaturowego dryftu obrazu

konkurs: Proof of Concept, 2 PRIORYTET PROGRAMU FUNDUSZE EUROPEJSKIE DLA NOWOCZESNEJ GOSPODARKI 2021–2027 (FENG),Fundacja na rzecz Nauki Polskiej

nabór: 1/2023
numer wniosku: FENG.02.07-IP.05-0258/23

opis projektu:

Temperaturowy dryft obrazu obserwowany jest w powszechnie stosowanych kamerach z sensorami CCD i CMOS, ponieważ ich konstrukcja optomechaniczna nie jest zoptymalizowana w celu zredukowania tego zjawiska. W zasadzie każdej aplikacji metrologicznej, w której kamera wykorzystywana jest jako czujnik do rejestrowania obrazów pomiarowych, deformacja obrazu spowodowana zmianą temperatury kamery znacząco pogarsza ostateczne właściwości danej aplikacji. Bardzo istotną kwestią jest fakt, że zjawisko temperaturowego dryftu obrazu jest z jednej strony zjawiskiem powszechnym, a z drugiej strony: zjawiskiem mało znanym i nie będącym przedmiotem badań. Autor projektu, poświęcając swoją naukową karierę na badanie przyczyn i skutków temperaturowego dryftu, opracował metodę jego kompensacji, która znacząco zmniejsza deformacje termiczne obrazu. Metoda wymaga modyfikacji konstrukcji kamery przez zastosowanie specjalnego zawieszenia sensora, co obecnie jest utrudnione przez potrzebę stosowania drogiej technologii drążenia elektrooporowego (ang. wire EDM). Jest to wąskie gardło opracowanej technologii, które znacząco utrudnia jego wdrożenie na rynku i komercjalizację. Dlatego w toku tego projektu opracowany zostanie prototyp nowego zawieszenia sprężystego sensora, wykorzystujący technologię druku 3D z proszków metali. Użycie technologii addytywnej powinno ułatwić komercjalizację projektu usuwając "wąskie gardło" technologiczne, przy zachowaniu wszystkich benefitów opracowanej metody kompensacji. Celem projektu jest zbudowanie prototypowej kamery 2D wyposażonej w specjalnie zmodyfikowaną konstrukcję optomechaniczną oraz model kompensacyjny, pozwalające na zredukowanie temperaturowego dryftu obrazu. Modyfikacja będzie zrealizowana przy użyciu technologii druku 3D z proszków metali, co pozwoli na znaczące obniżenie kosztów i ułatwi wdrożenie rozwiązania w końcowych aplikacjach na rynku.

link do strony www: www.athermalized.pl

Projekt zakończono.

Z dniem 30.09 zakończyliśmy realizację projektu  “Zastosowanie technologii druku 3D do budowy prototypowej kamery 2D wyposażonej w model kompensacji temperaturowego dryftu obrazu”. Efekty projektu:
– zaprojektowaliśmy prototypowe zawieszenie sensora kamery 2D, dedykowane do wykonania przy użyciu technologii druku 3D z proszków metali,
– wykonaliśmy serię prototypowych wydruków zaprojektowanego detalu (iteracyjnie poprawiając projekt), za każdym razem weryfikując eksperymentalnie (na stanowisku wyposażonym w komorę termiczną oraz inwarowy stojak) zachowanie temperaturowego dryftu obrazu (łącznie wykonano ponad 90 serii pomiarowych, każda o czasie trwania ~26h),
– w końcowej wersji udało się osiągnąć w pełni powtarzalny dryft temperaturowego obrazu, pozwoliło to na zaimplementowanie matematycznego modelu kompensacyjnego.

- poprawiliśmy działanie stanowiska laboratoryjnego wyposażonego w komorę termiczną

- zrobiliśmy aplikację z GUI, służącą do łatwego przeliczania danych pomiarowych i aplikowania modelu kompensacyjnego.

Rysunek 1. Dryft przed kompensacją.

Rysunek 2. Dryft po kompensacji

#FunduszeUE