Konkave grensesnitt i mikroskala kan hjelpe autonome kjøretøy

En ny studie beskriver hvordan mikroskala konkave grensesnitt (MCI) kan hjelpe autonome kjøretøy med å lese skilt. MCI-er er strukturer som reflekterer lys for å produsere optiske fenomener.

Qiaoqiang Gan er ingeniørforsker ved University of Buffalo. Ifølge Gan kan disse effektene brukes i fremtiden for å hjelpe autonome kjøretøy med å identifisere trafikkskilt.

«Det er viktig å kunne forklare hvordan en teknologi fungerer for noen før du prøver å ta den i bruk. Vårt nye papir definerer hvordan lys samhandler med mikroskala konkave grensesnitt, sier Gan.

Forskningen ble publisert i Anvendt materiale i dag på August 15.

Samarbeidsstudien ble ledet av Gan, PhD, professor i elektroteknikk ved UB School of Engineering and Applied Sciences. Det involverte et team fra UB, University of Shanghai for Science and Technology, Fuda University, Texas Tech University og Hubei University. De første forfatterne av artikkelen inkluderer Jacob Rada, UB PhD-student i elektroteknikk, og Haifeng Hu, PhD, professor i optisk-elektrisk og datateknikk ved University of Shanghai for Science and Technology.

Reflekterende materiale

Studien var sterkt fokusert på et retroreflekterende materiale, eller en tynn film bestående av polymermikrosfærer plassert på den klebrige siden av gjennomsiktig tape. Disse mikrosfærene er delvis innebygd i tape. 

Når hvitt lys skinner på denne filmen, reflekteres det og får lyset til å lage konsentriske regnbueringer. På den annen side genererer en ensfarget laser et mønster av lyse og mørke ringer. Infrarøde lasere produserer også karakteristiske signaler som består av konsentriske ringer når de reflekteres.

Eksperimentene

Forskningen involverte også eksperimenter som brukte den tynne filmen i et stoppskilt. Da mønstrene ble dannet, dukket de ifølge Rada opp på et visuelt kamera som oppdager synlig lys, samt et LIDAR-kamera som oppdager infrarøde signaler. 

"For tiden står autopilotsystemer overfor mange utfordringer med å gjenkjenne trafikkskilt, spesielt under virkelige forhold," sier Gan. "Smarte trafikkskilt laget av vårt materiale kan gi flere signaler for fremtidige systemer som bruker LIDAR og synlig mønstergjenkjenning sammen for å identifisere viktige trafikkskilt. Dette kan være nyttig for å forbedre trafikksikkerheten for autonome biler.»

"Vi demonstrerte en ny kombinert strategi for å forbedre LIDAR-signalet og synlig mønstergjenkjenning som for tiden utføres av både synlige og infrarøde kameraer," sier Rada. "Vårt arbeid viste at MCI er et ideelt mål for LIDAR-kameraer, på grunn av de konstant sterke signalene som produseres."

Teknologien er tilgjengelig for lisensiering, og et amerikansk patent for det retroreflekterende materialet er utstedt. En motpart er også utstedt i Kina. Patentinnehaverne er Fudan University og UB.

Ifølge Gan skal filmen testes med ulike bølgelengder av lys, samt ulike materialer for mikrosfærene. Målet her er å forbedre ytelsen for applikasjoner som trafikkskilt designet for autonome systemer.