Robótica

Objetiva com lentes deformáveis dá versatilidade a aviões robôs

Redação do Site Inovação Tecnológica - 26/01/2010

Um novo sistema óptico utiliza espelhos deformáveis para gerar imagens livres de aberrações cromáticas em vários comprimentos de onda.
[Imagem: Fraunhofer IPMS]

Robôs voadores

Os pequenos aviões não-tripulados, verdadeiros robôs voadores, começam a descobrir que têm vocações mais pacíficas do que os seus patrocinadores militares os fizeram crer.

A vigilância ambiental, o monitoramento de grandes áreas agrícolas, a geração de imagens de áreas assoladas por catástrofes naturais e as pesquisas climáticas são apenas alguns exemplos dos serviços que esses robôs voadores já começam a prestar aos seus criadores.

Aberração cromática

Embora eles possam levar sensores de todos os tipos, a maioria das missões exige a geração de imagens das áreas monitoradas, observadas ou pesquisadas.

O desafio é que cada tipo de observação exige um tipo de imagem diferente.

Esteja o avião robô filmando o verde de uma floresta, a superfície espelhada de uma represa ou medindo o calor irradiado por uma cidade, suas câmeras devem funcionar livres de qualquer aberração cromática em uma ampla gama espectral - do ultravioleta, passando pela região visível do espectro, até o infravermelho próximo e médio.

A aberração cromática é uma espécie de defeito óptico, no qual a dispersão da luz provocada pelas diversas lentes de uma objetiva, cada uma com seu próprio índice de refração, cria interferências nas imagens.

A exigência de uma maior qualidade na captação de imagens tem limitado a ação desses aviões porque os sistemas de lentes convencionais, formados por várias lentes individuais, não são muito versáteis: quando é necessário captar mais de uma faixa do espectro, a qualidade das imagens cai muito.

Espelhos deformáveis

Até agora a solução tem sido usar conjuntos de lentes diferentes, o que impede, por exemplo, a observação das variadas regiões de uma área metropolitana ou das áreas de vegetação e rios de uma floresta em uma mesma missão. Cada observação exige a aterrissagem do avião e a troca da câmera.

A solução, felizmente, já está a caminho, em desenvolvimento por engenheiros do Instituto Fraunhofer, na Alemanha. O novo sistema utiliza espelhos deformáveis para fazer tudo o que se espera dessas câmeras multi-uso: captar imagens livres de aberração cromática em vários intervalos espectrais, utilizando uma única objetiva.

A objetiva é composta por quatro espelhos, cuidadosamente posicionados para evitar obscurecimento, produzindo uma imagem de maior contraste. Dois espelhos deformáveis cuidam da faixa tripla de captação do zoom - três comprimentos de onda diferentes - sem perda de qualidade de imagem. Esta configuração elimina a necessidade de complicados guias mecânicas dentro da objetiva.

Simulações ópticas

As simulações ópticas mostraram que os espelhos deformáveis deverão ter pelo menos 12 milímetros de diâmetro, a fim de produzir uma objetiva com uma abertura suficiente.

Os pesquisadores já demonstraram o desempenho óptico da nova objetiva: eles construíram três configurações idênticas, com três distâncias focais diferentes, nas quais os espelhos deformáveis foram substituídos por espelhos rígidos convencionais.

O próximo passo é aprimorar a técnica de fabricação dos espelhos deformáveis. Espelhos desse tipo já foram fabricados, mas ainda não foi possível alcançar o tamanho e o grau de variabilidade necessários para compor o zoom multiespectral.

Monitoramento da linha de produção

A pesquisa segue rápido por ter atraído a atenção de vários setores da indústria, que pretendem empregar o sistema em usos nos quais os cientistas sequer haviam imaginado. A indústria automobilística, por exemplo, está interessada em usar a nova objetiva em seus sistemas de monitoramento automático da linha de produção.

Os aviões robôs, por seu lado, ganharão em flexibilidade e em autonomia, já que o sistema é mais leve e consome menos bateria do que os convencionais. Isto deverá fazer com que também os pequenos robôs voadores encontrem ainda mais usos na vida civil.