Mikroskala konkave grænseflader kan hjælpe selvstyrende køretøjer

En ny studie beskriver, hvordan mikroskala konkave grænseflader (MCI) kan hjælpe selvstyrende køretøjer med at læse skilte. MCI’er er strukturer, der reflekterer lys for at producere optiske fænomener.

Qiaoqiang Gan er en ingeniør-forsker ved University of Buffalo. Ifølge Gan kan disse effekter anvendes i fremtiden til at hjælpe selvstyrende køretøjer med at identificere trafikskilte.

“Det er afgørende at kunne forklare, hvordan en teknologi virker, før man forsøger at anvende den. Vores nye artikel definerer, hvordan lys interagerer med mikroskala konkave grænseflader,” siger Gan.

Forskningen blev offentliggjort i Applied Materials (AMAT ) Today den 15. august.

Den samarbejdende studie blev ledet af Gan, PhD, professor i elektroteknik på UB School of Engineering and Applied Sciences. Den involverede et hold fra UB, University of Shanghai for Science and Technology, Fuda University, Texas Tech University og Hubei University. Første forfattere på artiklen inkluderer Jacob Rada, UB PhD-student i elektroteknik, og Haifeng Hu, PhD, professor i optisk-elektrisk og computer-teknik på University of Shanghai for Science and Technology.

Retroreflektivt materiale

Studiet var stærkt fokuseret på et retroreflektivt materiale, eller en tynd film bestående af polymer-mikrosfærer placeret på den klæbrige side af gennemsigtigt bånd. Disse mikrosfærer er delvist indlejret i båndet.

Når hvidt lys belyser denne film, reflekteres det og forårsager, at lyset danner koncentriske regnbue-ringe. En enkelt-farvet laser genererer en mønster af lyse og mørke ringe. Infrarød-laser producerer også karakteristiske signaler bestående af koncentriske ringe, når de reflekteres.

Eksperimenterne

Forskningen involverede også eksperimenter, der anvendte den tynde film i et stop-skilt. Ifølge Rada viste mønstrene sig på en visuel kamera, der registrerer synligt lys, samt en LIDAR-kamera, der registrerer infrarød-signaler.

“I øjeblikket står autopilot-systemer over for mange udfordringer i forbindelse med at genkende trafikskilte, især under virkelige forhold,” siger Gan. “Intelligente trafikskilte lavet af vores materiale kunne give flere signaler til fremtidige systemer, der anvender LIDAR og synlig mønster-genkendelse sammen for at identificere vigtige trafikskilte. Dette kan være nyttigt til at forbedre trafiksikkerheden for selvstyrende biler.”

“Vi har demonstreret en ny kombineret strategi til at forbedre LIDAR-signalet og synlig mønster-genkendelse, som i øjeblikket udføres af både synlige og infrarøde kameraer,” siger Rada. “Vores arbejde har vist, at MCI er et ideelt mål for LIDAR-kameraer på grund af de konstant stærke signaler, der produceres.”

Teknologien er tilgængelig for licensering, og en amerikansk patent for det retroreflektive materiale er blevet udstedt. En modpart er også blevet udstedt i Kina. Patent-indehaverne er Fudan University og UB.

Ifølge Gan vil filmen blive testet med forskellige bølgelængder af lys, samt forskellige materialer til mikrosfærerne. Målet her er at forbedre ydelsen til anvendelser som trafikskilte designet til selvstyrende systemer.