《美国国家标准与技术研究院(NIST)通过3D立体深度传感器进行影响噪声的因素研究》

  • 编译者: 张宇
  • 发布时间:2025-05-30
  • 3D 立体深度传感器在许多领域都有广泛应用,包括自动驾驶汽车的传感、逆向工程和制造自动化等。这些传感器的性能会受到多种因素的影响,例如传感器结构、传感器技术、传感器设置、环境等。为了对这些传感器进行表征以及制定相关标准,需要了解影响传感器输出的参数。随着机器学习(ML)在 3D 点云和深度数据方面的应用日益普及,了解这些模型使用的数据对于提高此类深度传感器的采用率至关重要。在某些领域中,传感器噪声和瞬态效应可能会成为主导因素。在将传感器数据与ML算法结合使用之前降低噪声对于提高算法准确性是必要的。为了对深度传感器进行表征,我们使用具有不同光泽度、颜色和纹理/图案的目标进行了实验。此外,我们还通过研究传感器参数(如曝光、增益和激光功率)来探究传感器数据质量和噪声。我们发现在传感器捕获的 2D 图像和深度数据中都存在瞬态效应。这些实验有助于为特定应用提供可能建议的操作条件以及针对这些传感器的未来标准。

    会议录下载链接:https://tsapps.nist.gov/publication/get_pdf.cfm?pub_id=959923

相关报告
  • 《美国国家标准与技术研究院(NIST)研究人员利用新型原子温度计实现更精确的温度测量》

    • 编译者:李晓萌
    • 发布时间:2025-03-26
    • 近日,美国国家标准与技术研究院(NIST)研究人员开发了一种新型温度计,利用被激发到极高能级的原子,这些原子的体积比正常原子大一千倍。通过监测这些巨大的“里德堡原子”与周围环境中的热量如何相互作用,研究人员能够以极高的精度测量温度。这种温度计的灵敏度有望在从量子研究到工业制造等多个领域提升温度测量的准确性。 与传统温度计不同,里德堡温度计无需在工厂进行初始调整或校准,因为它依赖于量子物理的基本原理。这些基本的量子原理能够产生精确的测量结果,并且可以直接追溯到国际标准。 “我们正在开发一种温度计,它无需像现有温度计那样进行常规校准,就能提供准确的温度读数。”NIST的博士后研究员Noah Schlossberger表示。 革新温度测量技术 该研究于2025年1月23日发表于《Physical Review Research》期刊,是首次成功利用里德堡原子进行温度测量。为了制造这种温度计,研究人员在一个真空室内填充了铷原子气体,并使用激光和磁场将原子冷却至接近绝对零度,大约为0.5毫开尔文(千分之一度)。这意味着原子几乎处于静止状态。随后,研究人员利用激光将原子的最外层电子激发到非常高的轨道,使原子的体积比普通铷原子大了约1000倍。 在里德堡原子中,最外层电子远离原子核,因此对电场和其他影响因素更为敏感,其中包括黑体辐射,即周围物体发出的热量。黑体辐射可导致里德堡原子中的电子跃迁至更高轨道。温度升高会增加环境中的黑体辐射量,并加快这一过程。因此,研究人员可以通过跟踪这些能量跃迁随时间的变化来测量温度。 这种方法能够检测到极其微小的温度变化。尽管还有其他类型的量子温度计,但里德堡温度计可以在不接触被测物体的情况下,测量其周围环境从大约0到100摄氏度的温度。 这一突破不仅为新型温度计的开发铺平了道路,而且对于原子钟来说意义重大,因为黑体辐射会降低原子钟的精度。 “原子钟对温度变化极为敏感,这可能导致其测量结果出现微小误差。”美国国家标准与技术研究院(NIST)的研究科学家Chris Holloway表示,“我们希望这项新技术能够帮助我们的原子钟变得更加精确。” 除了在精密科学领域之外,这种新型温度计还可能在极具挑战性的环境中得到广泛应用,例如航天器和先进制造工厂,这些地方都需要极其精确的温度读数。 凭借这一成果,NIST继续推动科学技术的边界。 “这种方法为一个温度测量与自然基本常数一样可靠的世界打开了大门。”Holloway补充道,“这是量子传感技术向前迈出的令人兴奋的一步。” 文章信息:Noah Schlossberger, et al. Primary quantum thermometry of mm-wave blackbody radiation via induced state transfer in Rydberg states of cold atoms. Physical Review Research. Published online Jan. 23, 2025. DOI: 10.1103/PhysRevResearch.7.L012020
  • 《美国国家标准与技术研究院(NIST)对增材制造中的2D和3D原位测量在聚合物和金属材料中的应用的研究》

    • 编译者:张宇
    • 发布时间:2024-10-20
    • 在3D打印或增材制造(AM)的整个领域中,对过程-结构-性能-过程(PSPP)关系的理解取决于准确的测量。制造的材料是三维的,因此,除了二维测量之外,三维测量在整个PSPP链中提供了深刻的洞察力。这项工作将概述我们项目中最近部署的几种测量技术,以进行此类测量,并包括这些测量的相关发现。测量系统可以根据它们在制造和使用过程中的使用点进行分类。比如原位过程测量指的是在材料制造过程中进行的测量。或者说使用原位机械测试的X射线计算机断层扫描(XRCT),指的是在已经生产的部件变形过程中获取三维图像的过程。 第一类测量阐明了制造过程,我们最近的工作中有两例。第一例是基于原子力显微镜(AFM)的测量,可以原位使用来推断变化,如粘度和薄膜柔顺性,这些变化表明树脂中的化学变化和固化。这可以用来测量转化率。第二类测量利用微型X射线计算机断层扫描(XRCT)和安装在XRCT仪器内的加载框架,在加载进程中进行中断的原位测量。 虽然已经讨论了一系列技术,但总体的收获是,在整个PSPP工作流程中仔细进行的3D实验有助于理解增材制造产品组合中的关键力学行为,将生产能力与测量能力相匹配。这些测量有助于在分辨率、保真度以及材料质量和密度方面更好地进行增材制造。它们还允许对材料变形特性有更严格的理解,这可能会通知更多预测性模型。最后,它们可以以新的方式阐明故障模式,以便制造选择和模型可以被制作出来,以优化生产率、疲劳寿命以及零件/特征分辨率等因素。 相关研究成果发表于7月15-19日召开的《2024 ASPE-euspen Summer Topical Meeting on Advancing Precision in Additive Manufacturing》会议论文集中。