エンジニアがラズベリーパイ処理シングルボードコンピュータで低コストの熱可塑性暗視ゴーグルを3Dプリント

この投稿は warrior bear によって 2025-2-21 18:43 に最後に編集されました。

2025年2月21日、アンタークティックベアは、電気光学システムの専門エンジニアであるアンガス・ローグが、熱画像を可視光デジタル暗視装置にリアルタイムで重ね合わせることができるヘルメット装着型システムであるDNVデジタル熱融合暗視ゴーグルを開発したことを知りました。これは、この種のシステムとしては初めての手頃な価格のシステムであるとされており、夜間の野生生物の観察やその他の低照度アプリケーションにおける状況認識を向上させるように設計されています。 264×192 の熱センサーは低照度 CMOS カメラと連動して動作し、統合された赤外線スポットライトが画像キャプチャを補完します。初期の技術文書では、このアプローチは単なる段階的な更新ではなく、熱シグネチャと詳細な視覚情報を組み合わせた根本的な変化であると強調されています。
△DNVデジタルサーマルフュージョン暗視ゴーグル。写真提供：アンガス・ローグ
暗視ゴーグルの重要な要素は、開発を加速し、設計の改善を繰り返すために 3D プリントを使用することです。 Logue 社は、FDM 3D プリントによる迅速なプロトタイピングを通じて、ヘルメットマウントと光学アセンブリのハウジングのカスタムコンポーネントを製造することができました。この付加製造技術により、内部の機械加工部品を頑丈で防水性のある外殻と正確に統合することが可能になります。成形シリコンガスケットやその他の既製コンポーネントにより、プロトタイプは厳しい環境条件に耐えることができ、信頼性の高い現場での使用に不可欠です。
△3Dプリント部品と統合電子機器を使用したDNVデジタルホットメルト暗視ゴーグルの組み立ておよび配線プロセス。写真提供：アンガス・ローグ
この電子機器のパフォーマンスの中心となるのは、プロトタイピングや低電力アプリケーションでの汎用性で知られるシングルボードコンピュータである Raspberry Pi 上に構築された組み込みコンピューティングプラットフォームへの依存です。エンジニアは、このプラットフォーム上で効率的に実行されるようにファームウェアを最適化し、大きな処理オーバーヘッドを発生させることなくリアルタイムの画像融合を可能にしました。カスタムカメラファームウェアは、デジタル拡大、画像キャプチャ、熱画像と可視光画像の正確な位置合わせを統合します。
厳格なテストプロトコルでは、実験室と現場での評価を組み合わせて、赤外線と熱スペクトルの両方でパフォーマンスを評価します。反復的な設計サイクルにより、ハードウェアの統合、ファームウェアの効率、人間工学的要素が洗練されます。これらの評価から得られた経験的データは、画像解像度とシステムの移植性の間のトレードオフについての洞察を提供し、センサーの配置と処理アルゴリズムのさらなる改善を促進します。詳細な評価により、熱画像とデジタル画像を融合することで、低照度環境でも包括的な画像を生成できることが確認されました。これは、眼精疲労を引き起こすことが多い従来の単眼システムに比べて大幅に改善されています。
△エンジニアのアンガス・ローグは、DNV 暗視システムのフィールドテストを準備しています。写真はAngus Logueによるものです。
手頃な価格は依然として市場比較の対象ですが、DNV デジタルサーマルフュージョンナイトビジョンゴーグルは、コスト効率の高いポータブルイメージングテクノロジーの大きな進歩を表しています。今後の開発では、デバイスの適用範囲を拡大するために、より高解像度のセンサーとより高度な処理機能を組み込むことに重点が置かれる可能性があります。
△ヘルメットに装着されたDNVデジタルサーマルフュージョン暗視ゴーグルのレンダリング。写真提供：アンガス・ローグ
迅速なプロトタイピングとモジュール式ハードウェア統合のための 3D プリント<br /> ロボット工学エンジニアであり、元玩具デザイナーでもあるジェームズ・ブルトン氏は、3Dプリントされた構造部品を使用して全方向ボールホイール自転車を開発した。自転車のシェルとホイール支持構造は、SLS 3D 印刷技術を使用して製造されており、高価な金型を必要とせずに正確なカスタマイズが可能です。 Bruton は PCB ベースのモーター制御システムを使用してホイール機構を駆動し、ラピッドプロトタイピングを通じてコンポーネントの配置と安定性の調整を繰り返しました。
モジュラーエレクトロニクスを専門とするデザイナーのベス・ル氏は、3Dプリントされた部品から作られた携帯型ゲーム機「ベス・デッキ」を開発しました。このコンソールには、Framework 13 インチラップトップマザーボード、カスタム 3D プリントエンクロージャ、8 インチタッチスクリーンが統合されており、ユーザーははんだ付けせずにシステムを組み立てたりアップグレードしたりできます。デバイスの熱性能のために設計の変更が必要になったため、将来のバージョンでは空気の流れを改善し、過熱を軽減するための改訂が計画されています。
△全方向ボールホイール自転車のテスト。画像提供：James Bruton

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