تست همراه اول

سرویس خبر
18 اسفند 1400 ساعت 20:10
0 نظر

 

ساخت ریزتراشه‌ تصویرساز برای دیدن آن‌سوی مه و دود و غبار

دانشمندان ریزتراشه‌ای ساخته‌اند که اجسام را از پس موانعی مثل مه، دود، غبار و برف تشخیص می‌دهد.

پژوهشگران دانشگاه تگزاس در دالاس و نیز دانشگاه ایالتی اوکلاهما نوعی حسگر تصویرساز توسعه داده‌اند که آن‌سوی موانعی مثل مه، دود و غبار را می‌بیند و براساس داده‌های دریافتی، از اشیای آن‌سوی مانع تصویرسازی می‌کند.

نور مرئی و پرتوهای ایکس، گاما، فرابنفش و... همگی نوعی پرتو الکترومغناطیسی و بخشی از طیف وسیع الکترومغناطیسی هستند. هر بخش از طیف الکترومغناطیسی بسته به بسامد و طول‌موج خود، ویژگی‌ها و رفتارهای خاصی از خود بروز می‌دهد. مثلا اگر مه و غبار غلیظ باشد، نور مرئی نمی‌تواند چندان در آن‌ها نفوذ کند و به‌همین علت ما در مه و غبار غلیظ دید بسیار کمی داریم. اما بخشی از پرتوهای طیف الکترومغناطیسی به‌راحتی از موانعی مثل مه، برف، غبار و دود می‌گذرند و اگر بتوانیم از این خاصیت آن‌ها درست بهره ببریم، می‌توانیم در شرایط خاص جوی و محیطی دیدمان را افزایش دهیم.

در همین راستا، گروهی از پژوهشگران دانشگاه تگزاس در دالاس و نیز دانشگاه ایالتی اوکلاهما به‌سرپرستی دکتر Kenneth K.O استاد مهندسی برق و رایانه، نوعی حسگر و ریزتراشه تصویرساز توسعه داده‌اند که به افزایش بینایی انسان و سامانه‌های نظارتی کمک می‌کند.

تصویر 1. سامانه تصویرساز تراهرتزی، یک ریزتراشه‌ (جزئی که در تصویر بزرگ‌نمایی شده است) و یک بازتابگر دارد که بُرد و کیفیت تصویرسازی را افزایش و مصرف برق آن‌را کاهش می‌دهد. ریزتراشه از پیکسل‌های ریز خود، پرتوهای تراهرتزی با بسامد 430 گیگاهرتز منتشر می‌کند. این پرتوها از موانعی مثل مه و برف و دود که نور مرئی نمی‌تواند در آن‌ها نفوذ کند، می‌گذرد. پرتوها پس از برخورد با اجسام پشت مانع از آن‌ها منعکس می‌شوند و به ریزتراشه بازمی‌گردند. پیکسل‌های ریزتراشه، با پردازش علائم دریافتی، تصویر می‌سازند. (تصویر از وب‌گاه دانشگاه تگزاس، دالاس)
 

وسیله‌ای که آن‌ها مشغول تکمیل آن هستند، کاربردهای صنعتی دارد و باید بتواند تا فاصله 20 متری، اجسام پشت برخی موانع را تشخیص دهد. این فناوری را می‌توان در خودروهای عادی و خودران‌ها نیز به کار گرفت تا راننده یا سامانه هدایتگر در شرایط ویژه جوی از جمله در مه و برف نیز دید کافی داشته باشند و خودرو را بهتر هدایت کنند. مثلا تصویرساز مذکور می‌تواند شکل کلی اجسامی مثل خودرو و انسان را از پس موانعی مثل مه، برف و غبار تشخیص دهد و هم‌زمان، نمایی پیکسلی و گرافیک‌گونه از آن‌ها را روی نمایشگر درون خودرو به‌نمایش درآورد.  

تصویر 2. این تصویر نشان می‌دهد که سامانه تصویرگر چگونه شیء هدف  (در این‌جا بورد الکترونیکی) را از پس مه غلیظ تشخیص می‌دهد و از آن تصویر می‌سازد. تصویرها پیکسلی هستند و با این‌که وضوح ندارند اما حداقل شکل کلی جسم را نشان می‌دهد.  در تصویر پایین سمت چپ، شیء هدف تقریبا در پس مه پنهان مانده است، اما تشخیص داده شده و تصویر پیکسلی آن تولید شده است (تصویر اصلی از وب‌گاه دانشگاه تگزاس، دالاس)
 

فناوری یادشده در برخی شرایط خاص محیطی و حوزه‌های صنعتی نیز سطح بینایی را افزایش می‌دهد و برای نمونه، می‌تواند نظارت بر بسته‌بندی درست محصولات حین فرآیند تولید را بهبود دهد یا شیء موردنظر را از پس بخار نیز شناسایی کند. این فناوری در حوزه آتش‌نشانی نیز کارایی دارد زیرا آتش‌نشان‌ها با کمکش می‌توانند آن‌سوی دود و آتش را ببینند. این پیشرفت‌ها حاصل بیش از 15 سال تلاش دکتر Kenneth K.O و گروهی از پژوهگشران و نیز دانشجویان و همکاران وی است.

ریزتراشه‌‌ای که در این فناوری به‌کار می‌رود، از پیکسل‌های کوچکی که تقریبا هم‌اندازه دانه شن هستند، پرتوهایی با بسامد 430 گیگاهرتز منتشر می‌کند (پرتوهای یا بسامد 10 گیگاهرتز تا 100 تراهرتز را اصطلاحا پرتوهای تراهرتزی می‌نامند). پرتوهای 430 گیگاهرتزی از مه، غبار و موانعی عبور می‌کنند که نور مرئی نمی‌تواند از آن‌ها بگذرد. اگر در پس موانع، شیء یا اجسام خاصی وجود داشته باشند، پرتوهای یادشده پس از برخورد با آن‌ها منعکس می‌شوند. ریزتراشه تصویرساز با دریافت پرتوهای منعکس‌شده تصویری کلی و گرافیکی از آن اجسام تولید می‌کند که (فعلا) خیلی دقیق نیست، اما حداقل نشان می‌دهد که آن‌سوی مانع چه چیزی وجود دارد.

تصویر 3. این عکس، توانایی سامانه تصویرساز در تشخیص شیء هدف (در این‌جا بورد الکترونیکی) درون جعبه مقوایی را نشان می‌دهد. (تصویر اصلی از وب‌گاه دانشگاه تگزاس، دالاس)
 

محققان برای طراحی این تصویرساز از فناوری نیمه‌رسانای اکسید-فلز مکمل یا همان سیموس (CMOS) بهره بردند. مدار مجتمع سیموس در وسایل الکترونیکی کاربرد گسترده‌ای دارد و لذا به‌کارگیری آن، کم‌هزینه است.

دکتر Wooyeol Choi که اینک استادیار مهندسی برق و رایانه دانشگاه ایالتی اوکلاهما است می‌گوید، ویژگی مهم تصویرساز تراهرتزی، کوچک و کم‌مصرف بودن پیکسل‌های آن است. در چنین تراشه‌ای باید فرستنده، گیرنده و آنتن را در فضایی بسیار کوچک جای داد و یکپارچه‌شان‌ کرد. ضمنا مصرف برق این فناوری در مقایسه با آنتن‌های آرایه فازی که برای کاربردهای مشابه در دست تحقیق هستند، 100 برابر کمتر است.

تصویر 4: دکتر Kenneth K.O (نشسته)، استاد مهندسی برق و رایانه و سرپرست پروژه بیش از 15 سال است که برای توسعه فناوری جدید تصویرسازی در تلاش است. فرد ایستاده، Yukun Zhu، دانشجوی دکتری مهندسی برق و یکی از اعضای گروه پژوهشگران این پروژه است.  (تصویر از وب‌گاه دانشگاه تگزاس، دالاس)



  18 اسفند 1400
0 نظر
0.00
  0 رای

نظرات کاربران

در حال بارگذاری