Le interfacce concave in microscala potrebbero aiutare i veicoli autonomi

Un nuovo studio descrive in dettaglio come le interfacce concave su microscala (MCI) potrebbero aiutare i veicoli autonomi a leggere i segnali. Gli MCI sono strutture che riflettono la luce per produrre fenomeni ottici.

Qiaoqiang Gan è un ricercatore di ingegneria presso l'Università di Buffalo. Secondo Gan, questi effetti potrebbero essere utilizzati in futuro per aiutare i veicoli autonomi a identificare i segnali stradali.

“È fondamentale essere in grado di spiegare come funziona una tecnologia a qualcuno prima di tentare di adottarla. Il nostro nuovo articolo definisce il modo in cui la luce interagisce con le interfacce concave in microscala», afferma Gan.

La ricerca è stata pubblicata in Materiali applicati oggi agosto 15.

Lo studio collaborativo è stato condotto da Gan, PhD, professore di ingegneria elettrica presso la UB School of Engineering and Applied Sciences. Ha coinvolto un team di UB, l'Università di Shanghai per la scienza e la tecnologia, la Fuda University, la Texas Tech University e la Hubei University. I primi autori del documento includono Jacob Rada, studente di dottorato in ingegneria elettrica della UB, e Haifeng Hu, PhD, professore di ingegneria ottica-elettrica e informatica presso l'Università di Shanghai per la scienza e la tecnologia.

Materiale retroriflettente

Lo studio è stato fortemente focalizzato su un materiale retroriflettente, ovvero un film sottile costituito da microsfere polimeriche poste sul lato adesivo del nastro trasparente. Quelle microsfere sono parzialmente incorporate nel nastro. 

Quando la luce bianca viene proiettata su questa pellicola, viene riflessa e fa sì che la luce crei anelli arcobaleno concentrici. D'altra parte, un laser monocromatico genera uno schema di anelli luminosi e scuri. I laser a infrarossi producono anche segnali distintivi costituiti da anelli concentrici quando vengono riflessi.

Gli esperimenti

La ricerca ha coinvolto anche esperimenti che hanno utilizzato il film sottile in un segnale di stop. Secondo Rada, quando si sono formati i modelli, sono apparsi su una telecamera visiva che rileva la luce visibile, nonché su una telecamera LIDAR che rileva i segnali a infrarossi. 

"Attualmente, i sistemi di pilota automatico affrontano molte sfide nel riconoscere i segnali stradali, specialmente nelle condizioni del mondo reale", afferma Gan. “I segnali stradali intelligenti realizzati con il nostro materiale potrebbero fornire più segnali per i sistemi futuri che utilizzano insieme il LIDAR e il riconoscimento di modelli visibili per identificare segnali stradali importanti. Questo può essere utile per migliorare la sicurezza del traffico per le auto autonome”.

"Abbiamo dimostrato una nuova strategia combinata per migliorare il segnale LIDAR e il riconoscimento del modello visibile che sono attualmente eseguiti da entrambe le telecamere visibili e a infrarossi", afferma Rada. "Il nostro lavoro ha dimostrato che l'MCI è un obiettivo ideale per le telecamere LIDAR, a causa dei segnali costantemente forti che vengono prodotti".

La tecnologia è disponibile per la licenza ed è stato rilasciato un brevetto statunitense per il materiale retroriflettente. Una controparte è stata emessa anche in Cina. I titolari dei brevetti sono Fudan University e UB.

Secondo Gan, il film sarà testato con diverse lunghezze d'onda della luce, oltre a diversi materiali per le microsfere. L'obiettivo qui è migliorare le prestazioni per applicazioni come i segnali stradali progettati per sistemi autonomi.