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NASA/Ames Research Developing A High Speed 3D Scanner.
Benefit
Our high-speed, high-resolution 3D imaging sensor can perform many of the 3D imaging functions needed for surface robots/rovers and space or atmospheric vehicles in the exploration program: creation of planetary terrain maps, ranging, avoidance of surface hazards, imaging and motion sensing for automated rendezvous, docking for robot assisted assembly and surface operations. The sensor will have the capability to detect and profile targets and terrain at much higher speeds and resolution than existing systems at midrange distances (from centimeters to meters), giving a greater level of autonomy, safety, and capability to these operations.
Research Overview
The system was developed for the NASA Mars Rover Program and for inspection of the Shuttle Thermal Protection System. It supports the exploration mission by providing excellent near- to mid-range vision for various robotic applications.
Our current research and development effort involves extending the High Speed 3D Scanner to meet additional NASA applications. As technical requirements are defined custom hardware is built and optimized to meet demands. We are currently focusing on the following three applications: Mars rover instrument placement, a portable high-resolution defect assessment instrument, and in-flight inspection of the Shuttle.
Mars Rover Instrument Placement
In a recent Director’s Discretionary Fund (DDF) project, we demonstrated our scanner’s ability to significantly improve the instrument placement capability of the K9 Mars rover. The previous system used stereovision to acquire the terrain information needed to place a test instrument on a feature of interest. The High-Speed 3D Scanner improves on the stereovision technique because it achieves higher resolution without being as sensitive to natural lighting conditions and texture of the target surface. Because of this, the 3D Scanner works in total darkness, on high contrast scenes, and on smooth non-textured surfaces – all areas where traditional stereovision has difficulty.
The two images at the bottom of the accompanying graphic compare the output terrain map from the High Speed 3D Scanner (left) and the K9 Mars rover’s stereo-vision system (right) for the same scene.
Inspection of Orbiter TPS
We are currently working to develop two instruments for inspection of the Orbiter Thermal Protection System (including RCC and ceramic tile components). The first system is a portable instrument to be used for defect measurement by Shuttle technicians working on the ground at Kennedy Space Center . This system will be small (5x5x4 inches), lightweight (3lbs), battery powered, and very accurate (0.005 inch). The second system is a candidate for in-flight inspection of Shuttle tiles. This system will use the robotic arm on the Shuttle to scan for defects anywhere between 6 and 20 feet away.
Background
In 1996 Ames began researching and developing an accurate electronic inspection method for finding and computing the size of defects on Orbiter tiles. Over the next four years a small hand-held instrument was developed to obtain and archive high-resolution 3D surface maps of tile damage. This instrument was part of the Electronic Imaging and Mapping System (EIMS) delivered to Kennedy Space Center in 2001.
Over the next year the High Speed 3D Scanner was developed as a 2nd generation instrument. It incorporates significant improvements which make it much faster, more reliable, and easier to use. 3D processing is done right on board the instrument in real time, and the resultant 3D files are transmitted over a USB 2.0 connection to a PC. This results in rapid scans with high-resolution 3D images produced while the instrument is scanning.
The sample scan of a penny shown in the accompanying graphic illustrates the High Speed Scanner’s resolving power and ability to detect fine details. This scan achieves about one-thousandth of an inch resolution in 2 seconds.
Click here for more about this subject. -Ed.
En Francais (via Google)
Recherche De NASA/Ames Développant Un Nouveau Module de balayage De la Grande vitesse 3D.
On a développé un système de sensation optique du roman 3D avec le traitement en temps réel qui est capable de balayer une cible à grande vitesse (500.000 3D plus grands que points/second). Courtoisie d'image: L'avantage de centre de recherches de NASA/Ames notre vitesse élevée, sonde à haute résolution de la formation image 3D peut exécuter plusieurs des fonctions de la formation image 3D requises pour la surface robots/rovers et les espacer ou les véhicules atmosphériques dans le programme d'exploration: la création des cartes planétaires, de s'étendre, de l'action d'éviter des risques extérieurs, de la formation image et du mouvement de terrain sentant pour rendezvous automatisé, s'accouplant pour le robot a aidé des opérations d'assemblée et de surface. La sonde aura les possibilités à détecter et cibles et terrain de profil à des vitesses beaucoup plus élevées et à la résolution que les systèmes existants aux distances de mi-portée (des centimètres aux mètres), donnant un plus grand niveau d'autonomie, la sûreté, et les possibilités à ces opérations. La vue d'ensemble de recherches le système a été développée pour le programme de vagabond de la NASA Mars et pour l'inspection du système de protection thermique de navette. Elle soutient la mission d'exploration en fournissant excellent près à la vision de mi-portée pour différentes applications robotiques. Notre effort courant de recherches et de développement implique de prolonger le module de balayage 3D à grande vitesse pour rencontrer des applications additionnelles de la NASA. Pendant que des impératifs techniques sont définis le matériel fait sur commande est construit et optimisé pour satisfaire des demandes. Nous nous concentrons actuellement sur les trois applications suivantes: Trouble le placement d'instrument de vagabond, un instrument à haute résolution portatif d'évaluation de défaut, et l'inspection en vol de la navette. Placement d'instrument de vagabond de Mars dans le projet de Discretionary Fund (DDF) d'un directeur récent, nous avons démontré la capacité de notre module de balayage d'améliorer de manière significative les possibilités de placement d'instrument du vagabond de K9 Mars. Le système précédent a employé le stereovision pour acquérir l'information de terrain requise pour placer un instrument d'essai sur un dispositif d'intérêt. Le module de balayage 3D à grande vitesse s'améliore sur la technique de stereovision parce qu'il réalise une résolution plus élevée sans être comme sensible aux états d'éclairage et à la texture normaux de la surface de cible. Pour cette raison, le module de balayage 3D fonctionne dans l'obscurité totale, sur des scènes de contraste élevé, et sur les surfaces non-texturisées une consistance rugueuse douces - tous les secteurs où le stereovision traditionnel a la difficulté. Les deux images au fond du graphique d'accompagnement comparent la carte de terrain de rendement du module de balayage 3D à grande vitesse (à gauche) et le K9 trouble le système de la stéréo-vision du vagabond (droit) pour la même scène. Inspection de la navette spatiale TPS que nous travaillons actuellement pour développer deux instruments pour l'inspection du système de protection thermique de navette spatiale (des composants de RCC y compris et de carreau de céramique). Le premier système est un instrument portatif à employer pour la mesure de défaut par des techniciens de Shuttle travaillant à la terre au centre de l'espace de Kennedy. Ce système sera petit (pouces 5x5x4), le poids léger (3lbs), la batterie actionnée, et très précise (0,005 pouces). Le deuxième système est un candidat pour l'inspection en vol des tuiles de navette. Ce système utilisera le bras robotique sur la navette pour balayer pour des défauts n'importe où entre 6 et 20 pieds de distance. Le fond en Ames 1996 a commencé à rechercher et développer une méthode électronique précise d'inspection pour trouver et calculer la taille des défauts sur des tuiles de navette spatiale. Au cours des quatre années à venir un petit instrument tenu dans la main a été développé pour obtenir et archiver les cartes 3D extérieures à haute résolution de la tuile endommagez. Cet instrument faisait partie de la formation image électronique et le système traçant (EIMS) a livré au centre de l'espace de Kennedy en 2001. Au cours de l'année suivante le module de balayage 3D à grande vitesse a été développé comme 2ème instrument de génération. Il incorpore les améliorations significatives qui le rendent beaucoup plus rapide, plus fiable, et plus facile d'employer le traitement 3D est fait bien à bord de l'instrument en temps réel, et les dossiers 3D résultants sont transmis au-dessus d'un raccordement d'cUsb 2,0 à un PC. Ceci a comme conséquence des balayages rapides avec les images 3D à haute résolution produites tandis que l'instrument balaye. Le balayage d'échantillon d'un penny montré dans le graphique d'accompagnement illustre la puissance et la capacité de résolution de module de balayage à grande vitesse de détecter les détails fins. Ce balayage réalise au sujet du l'un-millième d'une résolution de pouce en 2 secondes.
Click ici pour plus au sujet de ce sujet. - Ed.
Auf Deutsch (verwenden von Google)
NASA-/AmescForschung, die Einen Neuen Scanner Der Großen Geschwindigkeit 3D Entwickelt.
Ein optisches abfragensystem des Romans 3D mit der Echtzeitanwendung ist entwickelt worden, die zu ein Ziel bei sehr hohen Geschwindigkeiten ablichten fähig ist (grösser als 500.000 3D points/second). Bildhöflichkeit: NASA-/Amesforschungszentrumnutzen unsere hohe Geschwindigkeit, hochauflösender Sensor der Belichtung 3D kann viele der Funktionen der Belichtung durchführen 3D, die für Oberfläche robots/rovers benötigt werden und oder atmosphärische Träger im Erforschungprogramm sperren: die Kreation der planetarischen Geländediagramme, erstreckend, Vermeidung der Oberflächengefahren, Belichtung und die Bewegung, die für automatisiertes rendezvous, ankoppelnd für Roboter abfragt, unterstützte Versammlungs- und Oberflächenbetriebe. Der Sensor hat die zu ermittelnde und Profilziele und -gelände Fähigkeit mit viel höheren Geschwindigkeiten und Auflösung als vorhandene Systeme in den Mittelbereichabständen (von Zentimeter zu Meßinstrumente) und gibt ein grösseres Niveau der Autonomie, Sicherheit und Fähigkeit zu diesen Betrieben. Forschungsüberblick das System wurde für das Roverprogramm der NASAS Mars und für Kontrolle des thermischen Schutzsystems des Doppelventilkegels entwickelt. Er stützt die Erforschungmission, indem er ausgezeichnet zur Verfügung stellt, nahe zum Mittelbereichanblick für verschiedene Roboteranwendungen. Unsere gegenwärtige Forschungs- und Entwicklungsbemühung bezieht mit ein, den SchnellScanner 3D zu verlängern, um zusätzliche NASA-Anwendungen zu treffen. Während technische Anforderungen definiert werden, werden kundenspezifische Kleinteile errichtet und optimiert, um Nachfragen zu befriedigen. Wir konzentrieren z.Z. auf die folgenden drei Anwendungen: Beschädigt Roverinstrumentplazierung, ein bewegliches hochauflösendes Defekteinschätzungsinstrument und Flugkontrolle des Doppelventilkegels. Marsrover-Instrumentplazierung Discretionary Fund (DDF) eines neuen Direktors im Projekt, demonstrierten wir Fähigkeit unseres Scanners, die Instrumentplazierungsfähigkeit des Rover K9 Mars erheblich zu verbessern. Das vorhergehende System verwendete stereovision, um die Geländeinformationen zu erwerben, die benötigt wurden, um ein Testinstrument auf eine Eigenschaft des Interesses zu setzen. Der SchnellScanner 3D verbessert auf der stereovisiontechnik, weil er höhere Auflösung ohne zu sein erzielt, wie empfindlich für natürliche Beleuchtungzustände und Beschaffenheit der Zieloberfläche. Wegen dieses arbeitet der Scanner 3D in der GesamtcSchwärzung, auf Szenen des hohen Kontrastes und auf glatten nicht-Texturoberflächen - alle Bereiche, in denen traditionelles stereovision Schwierigkeit hat. Die zwei Bilder an der Unterseite der angeschlossenen Graphik vergleichen das Ausgangsgeländediagramm vom SchnellScanner 3D (nach links) und das K9 beschädigt das Stereo-Anblicksystem des Rovers (recht) für die gleiche Szene. Kontrolle von Orbiter TPS, das wir z.Z. arbeiten, um zwei Instrumente für Kontrolle des thermischen Schutzsystems des Orbiter zu entwickeln (Bestandteile einschließlich RCC und der keramischen Fliese). Das erste System ist ein bewegliches für Defektmaß zu verwendendes Instrument von den Shuttletechnikern, die aus den Grund in der Raummitte Kennedy arbeiten. Dieses System ist klein (Zoll 5x5x4), Leichtgewichtler (3lbs), die angetriebene, und sehr genaue Batterie (0,005 Zoll). Das zweite System ist ein Anwärter für Flugkontrolle der Doppelventilkegelfliesen. Dieses System benutzt den Roboterarm auf dem Doppelventilkegel, um auf Defekte zwischen 6 und 20 Fuß entfernt überall abzulichten. Hintergrund Ames 1996 fing, eine genaue an elektronische Kontrollenmethode für das Finden und das Berechnen der Größe von Defekten auf Orbiterfliesen zu erforschen und zu entwickeln. Über den folgenden vier Jahren wurde ein kleines Handinstrument entwickelt, um zu erreichen und hochauflösende Oberflächendiagramme 3D der Fliese zu archivieren beschädigen Sie. Dieses Instrument war ein Teil der elektronischen Belichtung und Einteilungssystem (EIMS) lieferte an Raummitte Kennedy 2001. Über dem folgenden Jahr wurde der SchnellScanner 3D als 2. Erzeugungsinstrument entwickelt. Er enthält bedeutende Verbesserungen, die ihn viel schneller bilden, zuverlässiger und einfacher, die Verarbeitung 3D nach rechts an Bord des Instrumentes in der Realzeit zu verwenden getan wird und die resultierenden Akten 3D über einen Anschluß USB 2,0 zu einem PC übertragen werden. Dieses ergibt schnelle Scans mit den hochauflösenden produzierten Bildern 3D, während das Instrument ablichtet. Der Beispielscan eines Pennys, der in der angeschlossenen Graphik gezeigt wird, veranschaulicht das Auflösungsvermögen und die Fähigkeit des Schnellscanners, feine Details zu ermitteln. Dieser Scan erzielt über ein-tausendstes einer Zollauflösung in 2 Sekunden.
Click hier für mehr über dieses Thema. - Ed.
In Italiano (usando Google)
Ricerca Di NASA/Ames Che Sviluppa Un Nuovo Dispositivo d'esplorazione Di Alta velocità 3D.
Un sistema di rilevamento ottico del romanzo 3D con l'elaborazione in tempo reale è stato sviluppato che è capace di esplorazione dell'obiettivo a velocità molto elevata (più notevolmente di 500.000 3D points/second). Cortesia di immagine: Il beneficio del centro di ricerca di NASA/Ames la nostra alta velocità, sensore ad alta definizione di formazione immagine 3D può effettuare molte delle funzioni di formazione immagine 3D state necessarie per superficie robots/rovers e spaziare o i veicoli atmosferici nel programma di esplorazione: la creazione dei programmi planetari, di gamma, dell'evitare i rischi di superficie, della formazione immagine e del movimento del terreno che percepiscono per rendezvous automatizzato, attracco per il robot ha aiutato i funzionamenti della superficie e del complessivo. Il sensore avrà la possibilità da rilevare ed obiettivi e terreno di profilo alle velocità molto più alte ed alla risoluzione che i sistemi attuali alle distanze di media scadenza (dai centimetri ai tester), danti un livello più grande di autonomia, la sicurezza e la possibilità a questi funzionamenti. La descrizione di ricerca il sistema è stata sviluppata per il programma del vagabondo della NASA Marte e per controllo del sistema di protezione termico della spola. Sostiene la missione di esplorazione fornendo eccellente vicino alla visione di media scadenza per varie applicazioni robot. Il nostro sforzo corrente di sviluppo e di ricerca coinvolge estendere il dispositivo d'esplorazione ad alta velocità 3D per venire a contatto delle applicazioni supplementari della NASA. Mentre i requisiti tecnici sono definiti i fissaggi su ordinazione sono costruiti ed ottimizzati per rispondere alle esigenze. Attualmente stiamo mettendo a fuoco sulle seguenti tre applicazioni: Guasta la disposizione dello strumento del vagabondo, uno strumento ad alta definizione portatile di valutazione di difetto ed il controllo in volo della spola. Disposizione dello strumento del vagabondo del Marte nel progetto il Discretionary Fund (DDF) del direttore recente, abbiamo dimostrato la capacità del nostro dispositivo d'esplorazione di migliorare significativamente la possibilità di disposizione dello strumento del vagabondo di K9 Marte. Il sistema precedente ha usato lo stereovision per acquisire le informazioni del terreno state necessarie per disporre uno strumento della prova su una caratteristica di interesse. Il dispositivo d'esplorazione ad alta velocità 3D migliorare sulla tecnica di stereovision perché realizza l'più alta risoluzione senza essere come sensibile agli stati di illuminazione ed alla struttura naturali della superficie dell'obiettivo. A causa di questo, il dispositivo d'esplorazione 3D funziona nella nerezza totale, sulle scene di alto contrasto e sulle superfici non-strutturate regolari - tutte le zone in cui lo stereovision tradizionale ha difficoltà. Le due immagini alla parte inferiore del grafico accompagnante confrontano il programma del terreno dell'uscita dal dispositivo d'esplorazione ad alta velocità 3D (a sinistra) ed il K9 guasta il sistema di stereo-visione del vagabondo (di destra) per la stessa scena. Controllo del orbiter TPS che attualmente stiamo lavorando per sviluppare due strumenti per controllo del sistema di protezione termico del orbiter (componenti delle mattonelle di ceramica e di RCC compreso). Il primo sistema è uno strumento portatile da usare per la misura di difetto dai tecnici della Shuttle che lavorano alla terra al centro dello spazio di Kennedy. Questo sistema sarà piccolo (pollici 5x5x4), peso leggero (3lbs), batteria autoalimentata e molto esatta (0,005 pollici). Il secondo sistema è un candidato per controllo in volo delle mattonelle della spola. Questo sistema utilizzerà il braccio robot sulla spola per esplorare per i difetti dovunque fra 6 e 20 piedi via. La priorità bassa in Ames 1996 ha cominciato a ricercare e mettere a punto un metodo elettronico esatto di controllo per l'individuazione e la computazione del formato dei difetti sulle mattonelle del orbiter. Nel corso dei quattro anni successivi un piccolo strumento tenuto in mano è stato sviluppato per verificarsi ed archiviare i programmi di superficie ad alta definizione 3D delle mattonelle danneggi. Questo strumento faceva parte della formazione immagine elettronica ed il sistema di tracciato (EIMS) ha trasportato al centro dello spazio di Kennedy in 2001. Nel corso dell'anno successivo il dispositivo d'esplorazione ad alta velocità 3D è stato sviluppato come secondo strumento della generazione. Comprende i miglioramenti significativi che lo rendono molto più veloce, più certo e più facile usare l'elaborazione 3D è fatto a destra a bordo dello strumento in tempo reale e le lime risultanti 3D sono trasmesse sopra un collegamento del USB 2,0 ad un PC. Ciò provoca le esplorazioni veloci con le immagini ad alta definizione 3D prodotte mentre lo strumento sta esplorando. L'esplorazione del campione di un penny indicato nel grafico accompagnante illustra l'alimentazione e la capacità di risoluzione dell'analizzatore rapido rilevare i particolari fini. Questa esplorazione realizza circa il un-millesimo di una risoluzione di pollice in 2 secondi.
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En Español (usando Google)
Investigación De NASA/Ames Que desarrolla Un Explorador Nuevo De la Velocidad 3D.
Un sistema de detección óptico de la novela 3D con el proceso en tiempo real se ha desarrollado que es capaz de explorar una blanco a una velocidad muy elevada (mayor de 500.000 3D points/second). Cortesía de la imagen: La ventaja del centro de investigación de NASA/Ames nuestra alta velocidad, sensor de alta resolución de la proyección de imagen 3D puede realizar muchas de las funciones de la proyección de imagen 3D necesitadas para la superficie robots/rovers y espaciarlas o los vehículos atmosféricos en el programa de la exploración: la creación de los mapas planetarios, de extenderse, de la evitación de los peligros superficiales, de la proyección de imagen y del movimiento del terreno que detectaban para rendezvous automatizada, atracando para la robusteza asistió a operaciones de la asamblea y de la superficie. El sensor tendrá la capacidad a detectar y las blancos y terreno del perfil a velocidades mucho más altas y a la resolución que sistemas existentes en las distancias del alcance medio (de centímetros a los metros), dando un mayor nivel de la autonomía, seguridad, y capacidad a estas operaciones. La descripción de la investigación el sistema fue desarrollada para el programa del rover de la NASA Marte y para la inspección del sistema de protección termal de la lanzadera. Apoya la misión de la exploración proporcionando excelente cerca a la visión del alcance medio para los varios usos robóticos. Nuestro esfuerzo actual de investigación y del desarrollo implica el extender del explorador de alta velocidad 3D para resolver usos adicionales de la NASA. Mientras que se definen los requisitos técnicos el hardware de encargo se construye y se optimiza para resolver demandas. Nos estamos centrando actualmente en los tres usos siguientes: Estropea la colocación del instrumento del rover, un instrumento de alta resolución portable del gravamen del defecto, y la inspección de aviones de la lanzadera. Colocación del instrumento del rover de Marte en el proyecto Discretionary Fund (DDF) de un director reciente, demostramos la capacidad de nuestro explorador de mejorar perceptiblemente la capacidad de la colocación del instrumento del rover de K9 Marte. El sistema anterior utilizó el stereovision para adquirir la información del terreno necesitada para colocar un instrumento de la prueba en una característica del interés. El explorador de alta velocidad 3D mejora en la técnica del stereovision porque alcanza una resolución más alta sin ser como sensible a las condiciones de la iluminación y a la textura naturales de la superficie de la blanco. Debido a esto, el explorador 3D trabaja en oscuridad total, en escenas del alto contraste, y en las superficies no-non-textured lisas - todas las áreas donde el stereovision tradicional tiene dificultad. Las dos imágenes en el fondo del gráfico de acompañamiento comparan el mapa del terreno de la salida del explorador de alta velocidad 3D (a la izquierda) y el K9 estropea el sistema de la este'reo-visio'n del rover (derecho) para la misma escena. Inspección del orbiter TPS que estamos trabajando actualmente para desarrollar dos instrumentos para la inspección del sistema de protección termal del orbiter (los componentes de RCC incluyendo y de la baldosa cerámica). El primer sistema es un instrumento portable que se utilizará para la medida del defecto por los técnicos de Shuttle que trabajan en la tierra en el centro del espacio de Kennedy. Este sistema será pequeño (las pulgadas 5x5x4), el peso ligero (3lbs), batería accionada, y muy exacta (0,005 pulgadas). El segundo sistema es un candidato a la inspección de aviones de los azulejos de la lanzadera. Este sistema utilizará el brazo robótico en la lanzadera para explorar para los defectos dondequiera entre 6 y 20 pies lejos. El fondo en Ames 1996 comenzó a investigar y a desarrollar un método electrónico exacto de la inspección para encontrar y computar el tamaño de defectos en los azulejos del orbiter. Durante los cuatro años próximos un instrumento hand-held pequeño fue desarrollado para obtener y archivar los mapas superficiales de alta resolución 3D del azulejo dañe. Este instrumento era parte de la proyección de imagen electrónica y el sistema traz (EIMS) entregó al centro del espacio de Kennedy en 2001. Durante el año próximo el explorador de alta velocidad 3D fue desarrollado como 2do instrumento de la generación. Incorpora las mejoras significativas que lo hacen mucho más rápido, más confiable, y más fácil utilizar el proceso 3D se hace a la derecha a bordo del instrumento en tiempo real, y los archivos resultantes 3D se transmiten sobre una conexión del USB 2,0 a una PC. Esto da lugar a exploraciones rápidas con las imágenes de alta resolución 3D producidas mientras que el instrumento está explorando. La exploración de la muestra de un penique demostrado en el gráfico de acompañamiento ilustra la energía y la capacidad de resolución del explorador de alta velocidad de detectar los detalles finos. Esta exploración alcanza sobre uno-mile'simo de una resolución de la pulgada en 2 segundos.
Click aquí para más sobre este tema. - Ed.
Our high-speed, high-resolution 3D imaging sensor can perform many of the 3D imaging functions needed for surface robots/rovers and space or atmospheric vehicles in the exploration program: creation of planetary terrain maps, ranging, avoidance of surface hazards, imaging and motion sensing for automated rendezvous, docking for robot assisted assembly and surface operations. The sensor will have the capability to detect and profile targets and terrain at much higher speeds and resolution than existing systems at midrange distances (from centimeters to meters), giving a greater level of autonomy, safety, and capability to these operations.
Research Overview
The system was developed for the NASA Mars Rover Program and for inspection of the Shuttle Thermal Protection System. It supports the exploration mission by providing excellent near- to mid-range vision for various robotic applications.
Our current research and development effort involves extending the High Speed 3D Scanner to meet additional NASA applications. As technical requirements are defined custom hardware is built and optimized to meet demands. We are currently focusing on the following three applications: Mars rover instrument placement, a portable high-resolution defect assessment instrument, and in-flight inspection of the Shuttle.
Mars Rover Instrument Placement
In a recent Director’s Discretionary Fund (DDF) project, we demonstrated our scanner’s ability to significantly improve the instrument placement capability of the K9 Mars rover. The previous system used stereovision to acquire the terrain information needed to place a test instrument on a feature of interest. The High-Speed 3D Scanner improves on the stereovision technique because it achieves higher resolution without being as sensitive to natural lighting conditions and texture of the target surface. Because of this, the 3D Scanner works in total darkness, on high contrast scenes, and on smooth non-textured surfaces – all areas where traditional stereovision has difficulty.
The two images at the bottom of the accompanying graphic compare the output terrain map from the High Speed 3D Scanner (left) and the K9 Mars rover’s stereo-vision system (right) for the same scene.
Inspection of Orbiter TPS
We are currently working to develop two instruments for inspection of the Orbiter Thermal Protection System (including RCC and ceramic tile components). The first system is a portable instrument to be used for defect measurement by Shuttle technicians working on the ground at Kennedy Space Center . This system will be small (5x5x4 inches), lightweight (3lbs), battery powered, and very accurate (0.005 inch). The second system is a candidate for in-flight inspection of Shuttle tiles. This system will use the robotic arm on the Shuttle to scan for defects anywhere between 6 and 20 feet away.
Background
In 1996 Ames began researching and developing an accurate electronic inspection method for finding and computing the size of defects on Orbiter tiles. Over the next four years a small hand-held instrument was developed to obtain and archive high-resolution 3D surface maps of tile damage. This instrument was part of the Electronic Imaging and Mapping System (EIMS) delivered to Kennedy Space Center in 2001.
Over the next year the High Speed 3D Scanner was developed as a 2nd generation instrument. It incorporates significant improvements which make it much faster, more reliable, and easier to use. 3D processing is done right on board the instrument in real time, and the resultant 3D files are transmitted over a USB 2.0 connection to a PC. This results in rapid scans with high-resolution 3D images produced while the instrument is scanning.
The sample scan of a penny shown in the accompanying graphic illustrates the High Speed Scanner’s resolving power and ability to detect fine details. This scan achieves about one-thousandth of an inch resolution in 2 seconds.
Click here for more about this subject. -Ed.
En Francais (via Google)
Recherche De NASA/Ames Développant Un Nouveau Module de balayage De la Grande vitesse 3D.
On a développé un système de sensation optique du roman 3D avec le traitement en temps réel qui est capable de balayer une cible à grande vitesse (500.000 3D plus grands que points/second). Courtoisie d'image: L'avantage de centre de recherches de NASA/Ames notre vitesse élevée, sonde à haute résolution de la formation image 3D peut exécuter plusieurs des fonctions de la formation image 3D requises pour la surface robots/rovers et les espacer ou les véhicules atmosphériques dans le programme d'exploration: la création des cartes planétaires, de s'étendre, de l'action d'éviter des risques extérieurs, de la formation image et du mouvement de terrain sentant pour rendezvous automatisé, s'accouplant pour le robot a aidé des opérations d'assemblée et de surface. La sonde aura les possibilités à détecter et cibles et terrain de profil à des vitesses beaucoup plus élevées et à la résolution que les systèmes existants aux distances de mi-portée (des centimètres aux mètres), donnant un plus grand niveau d'autonomie, la sûreté, et les possibilités à ces opérations. La vue d'ensemble de recherches le système a été développée pour le programme de vagabond de la NASA Mars et pour l'inspection du système de protection thermique de navette. Elle soutient la mission d'exploration en fournissant excellent près à la vision de mi-portée pour différentes applications robotiques. Notre effort courant de recherches et de développement implique de prolonger le module de balayage 3D à grande vitesse pour rencontrer des applications additionnelles de la NASA. Pendant que des impératifs techniques sont définis le matériel fait sur commande est construit et optimisé pour satisfaire des demandes. Nous nous concentrons actuellement sur les trois applications suivantes: Trouble le placement d'instrument de vagabond, un instrument à haute résolution portatif d'évaluation de défaut, et l'inspection en vol de la navette. Placement d'instrument de vagabond de Mars dans le projet de Discretionary Fund (DDF) d'un directeur récent, nous avons démontré la capacité de notre module de balayage d'améliorer de manière significative les possibilités de placement d'instrument du vagabond de K9 Mars. Le système précédent a employé le stereovision pour acquérir l'information de terrain requise pour placer un instrument d'essai sur un dispositif d'intérêt. Le module de balayage 3D à grande vitesse s'améliore sur la technique de stereovision parce qu'il réalise une résolution plus élevée sans être comme sensible aux états d'éclairage et à la texture normaux de la surface de cible. Pour cette raison, le module de balayage 3D fonctionne dans l'obscurité totale, sur des scènes de contraste élevé, et sur les surfaces non-texturisées une consistance rugueuse douces - tous les secteurs où le stereovision traditionnel a la difficulté. Les deux images au fond du graphique d'accompagnement comparent la carte de terrain de rendement du module de balayage 3D à grande vitesse (à gauche) et le K9 trouble le système de la stéréo-vision du vagabond (droit) pour la même scène. Inspection de la navette spatiale TPS que nous travaillons actuellement pour développer deux instruments pour l'inspection du système de protection thermique de navette spatiale (des composants de RCC y compris et de carreau de céramique). Le premier système est un instrument portatif à employer pour la mesure de défaut par des techniciens de Shuttle travaillant à la terre au centre de l'espace de Kennedy. Ce système sera petit (pouces 5x5x4), le poids léger (3lbs), la batterie actionnée, et très précise (0,005 pouces). Le deuxième système est un candidat pour l'inspection en vol des tuiles de navette. Ce système utilisera le bras robotique sur la navette pour balayer pour des défauts n'importe où entre 6 et 20 pieds de distance. Le fond en Ames 1996 a commencé à rechercher et développer une méthode électronique précise d'inspection pour trouver et calculer la taille des défauts sur des tuiles de navette spatiale. Au cours des quatre années à venir un petit instrument tenu dans la main a été développé pour obtenir et archiver les cartes 3D extérieures à haute résolution de la tuile endommagez. Cet instrument faisait partie de la formation image électronique et le système traçant (EIMS) a livré au centre de l'espace de Kennedy en 2001. Au cours de l'année suivante le module de balayage 3D à grande vitesse a été développé comme 2ème instrument de génération. Il incorpore les améliorations significatives qui le rendent beaucoup plus rapide, plus fiable, et plus facile d'employer le traitement 3D est fait bien à bord de l'instrument en temps réel, et les dossiers 3D résultants sont transmis au-dessus d'un raccordement d'cUsb 2,0 à un PC. Ceci a comme conséquence des balayages rapides avec les images 3D à haute résolution produites tandis que l'instrument balaye. Le balayage d'échantillon d'un penny montré dans le graphique d'accompagnement illustre la puissance et la capacité de résolution de module de balayage à grande vitesse de détecter les détails fins. Ce balayage réalise au sujet du l'un-millième d'une résolution de pouce en 2 secondes.
Click ici pour plus au sujet de ce sujet. - Ed.
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NASA-/AmescForschung, die Einen Neuen Scanner Der Großen Geschwindigkeit 3D Entwickelt.
Ein optisches abfragensystem des Romans 3D mit der Echtzeitanwendung ist entwickelt worden, die zu ein Ziel bei sehr hohen Geschwindigkeiten ablichten fähig ist (grösser als 500.000 3D points/second). Bildhöflichkeit: NASA-/Amesforschungszentrumnutzen unsere hohe Geschwindigkeit, hochauflösender Sensor der Belichtung 3D kann viele der Funktionen der Belichtung durchführen 3D, die für Oberfläche robots/rovers benötigt werden und oder atmosphärische Träger im Erforschungprogramm sperren: die Kreation der planetarischen Geländediagramme, erstreckend, Vermeidung der Oberflächengefahren, Belichtung und die Bewegung, die für automatisiertes rendezvous, ankoppelnd für Roboter abfragt, unterstützte Versammlungs- und Oberflächenbetriebe. Der Sensor hat die zu ermittelnde und Profilziele und -gelände Fähigkeit mit viel höheren Geschwindigkeiten und Auflösung als vorhandene Systeme in den Mittelbereichabständen (von Zentimeter zu Meßinstrumente) und gibt ein grösseres Niveau der Autonomie, Sicherheit und Fähigkeit zu diesen Betrieben. Forschungsüberblick das System wurde für das Roverprogramm der NASAS Mars und für Kontrolle des thermischen Schutzsystems des Doppelventilkegels entwickelt. Er stützt die Erforschungmission, indem er ausgezeichnet zur Verfügung stellt, nahe zum Mittelbereichanblick für verschiedene Roboteranwendungen. Unsere gegenwärtige Forschungs- und Entwicklungsbemühung bezieht mit ein, den SchnellScanner 3D zu verlängern, um zusätzliche NASA-Anwendungen zu treffen. Während technische Anforderungen definiert werden, werden kundenspezifische Kleinteile errichtet und optimiert, um Nachfragen zu befriedigen. Wir konzentrieren z.Z. auf die folgenden drei Anwendungen: Beschädigt Roverinstrumentplazierung, ein bewegliches hochauflösendes Defekteinschätzungsinstrument und Flugkontrolle des Doppelventilkegels. Marsrover-Instrumentplazierung Discretionary Fund (DDF) eines neuen Direktors im Projekt, demonstrierten wir Fähigkeit unseres Scanners, die Instrumentplazierungsfähigkeit des Rover K9 Mars erheblich zu verbessern. Das vorhergehende System verwendete stereovision, um die Geländeinformationen zu erwerben, die benötigt wurden, um ein Testinstrument auf eine Eigenschaft des Interesses zu setzen. Der SchnellScanner 3D verbessert auf der stereovisiontechnik, weil er höhere Auflösung ohne zu sein erzielt, wie empfindlich für natürliche Beleuchtungzustände und Beschaffenheit der Zieloberfläche. Wegen dieses arbeitet der Scanner 3D in der GesamtcSchwärzung, auf Szenen des hohen Kontrastes und auf glatten nicht-Texturoberflächen - alle Bereiche, in denen traditionelles stereovision Schwierigkeit hat. Die zwei Bilder an der Unterseite der angeschlossenen Graphik vergleichen das Ausgangsgeländediagramm vom SchnellScanner 3D (nach links) und das K9 beschädigt das Stereo-Anblicksystem des Rovers (recht) für die gleiche Szene. Kontrolle von Orbiter TPS, das wir z.Z. arbeiten, um zwei Instrumente für Kontrolle des thermischen Schutzsystems des Orbiter zu entwickeln (Bestandteile einschließlich RCC und der keramischen Fliese). Das erste System ist ein bewegliches für Defektmaß zu verwendendes Instrument von den Shuttletechnikern, die aus den Grund in der Raummitte Kennedy arbeiten. Dieses System ist klein (Zoll 5x5x4), Leichtgewichtler (3lbs), die angetriebene, und sehr genaue Batterie (0,005 Zoll). Das zweite System ist ein Anwärter für Flugkontrolle der Doppelventilkegelfliesen. Dieses System benutzt den Roboterarm auf dem Doppelventilkegel, um auf Defekte zwischen 6 und 20 Fuß entfernt überall abzulichten. Hintergrund Ames 1996 fing, eine genaue an elektronische Kontrollenmethode für das Finden und das Berechnen der Größe von Defekten auf Orbiterfliesen zu erforschen und zu entwickeln. Über den folgenden vier Jahren wurde ein kleines Handinstrument entwickelt, um zu erreichen und hochauflösende Oberflächendiagramme 3D der Fliese zu archivieren beschädigen Sie. Dieses Instrument war ein Teil der elektronischen Belichtung und Einteilungssystem (EIMS) lieferte an Raummitte Kennedy 2001. Über dem folgenden Jahr wurde der SchnellScanner 3D als 2. Erzeugungsinstrument entwickelt. Er enthält bedeutende Verbesserungen, die ihn viel schneller bilden, zuverlässiger und einfacher, die Verarbeitung 3D nach rechts an Bord des Instrumentes in der Realzeit zu verwenden getan wird und die resultierenden Akten 3D über einen Anschluß USB 2,0 zu einem PC übertragen werden. Dieses ergibt schnelle Scans mit den hochauflösenden produzierten Bildern 3D, während das Instrument ablichtet. Der Beispielscan eines Pennys, der in der angeschlossenen Graphik gezeigt wird, veranschaulicht das Auflösungsvermögen und die Fähigkeit des Schnellscanners, feine Details zu ermitteln. Dieser Scan erzielt über ein-tausendstes einer Zollauflösung in 2 Sekunden.
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In Italiano (usando Google)
Ricerca Di NASA/Ames Che Sviluppa Un Nuovo Dispositivo d'esplorazione Di Alta velocità 3D.
Un sistema di rilevamento ottico del romanzo 3D con l'elaborazione in tempo reale è stato sviluppato che è capace di esplorazione dell'obiettivo a velocità molto elevata (più notevolmente di 500.000 3D points/second). Cortesia di immagine: Il beneficio del centro di ricerca di NASA/Ames la nostra alta velocità, sensore ad alta definizione di formazione immagine 3D può effettuare molte delle funzioni di formazione immagine 3D state necessarie per superficie robots/rovers e spaziare o i veicoli atmosferici nel programma di esplorazione: la creazione dei programmi planetari, di gamma, dell'evitare i rischi di superficie, della formazione immagine e del movimento del terreno che percepiscono per rendezvous automatizzato, attracco per il robot ha aiutato i funzionamenti della superficie e del complessivo. Il sensore avrà la possibilità da rilevare ed obiettivi e terreno di profilo alle velocità molto più alte ed alla risoluzione che i sistemi attuali alle distanze di media scadenza (dai centimetri ai tester), danti un livello più grande di autonomia, la sicurezza e la possibilità a questi funzionamenti. La descrizione di ricerca il sistema è stata sviluppata per il programma del vagabondo della NASA Marte e per controllo del sistema di protezione termico della spola. Sostiene la missione di esplorazione fornendo eccellente vicino alla visione di media scadenza per varie applicazioni robot. Il nostro sforzo corrente di sviluppo e di ricerca coinvolge estendere il dispositivo d'esplorazione ad alta velocità 3D per venire a contatto delle applicazioni supplementari della NASA. Mentre i requisiti tecnici sono definiti i fissaggi su ordinazione sono costruiti ed ottimizzati per rispondere alle esigenze. Attualmente stiamo mettendo a fuoco sulle seguenti tre applicazioni: Guasta la disposizione dello strumento del vagabondo, uno strumento ad alta definizione portatile di valutazione di difetto ed il controllo in volo della spola. Disposizione dello strumento del vagabondo del Marte nel progetto il Discretionary Fund (DDF) del direttore recente, abbiamo dimostrato la capacità del nostro dispositivo d'esplorazione di migliorare significativamente la possibilità di disposizione dello strumento del vagabondo di K9 Marte. Il sistema precedente ha usato lo stereovision per acquisire le informazioni del terreno state necessarie per disporre uno strumento della prova su una caratteristica di interesse. Il dispositivo d'esplorazione ad alta velocità 3D migliorare sulla tecnica di stereovision perché realizza l'più alta risoluzione senza essere come sensibile agli stati di illuminazione ed alla struttura naturali della superficie dell'obiettivo. A causa di questo, il dispositivo d'esplorazione 3D funziona nella nerezza totale, sulle scene di alto contrasto e sulle superfici non-strutturate regolari - tutte le zone in cui lo stereovision tradizionale ha difficoltà. Le due immagini alla parte inferiore del grafico accompagnante confrontano il programma del terreno dell'uscita dal dispositivo d'esplorazione ad alta velocità 3D (a sinistra) ed il K9 guasta il sistema di stereo-visione del vagabondo (di destra) per la stessa scena. Controllo del orbiter TPS che attualmente stiamo lavorando per sviluppare due strumenti per controllo del sistema di protezione termico del orbiter (componenti delle mattonelle di ceramica e di RCC compreso). Il primo sistema è uno strumento portatile da usare per la misura di difetto dai tecnici della Shuttle che lavorano alla terra al centro dello spazio di Kennedy. Questo sistema sarà piccolo (pollici 5x5x4), peso leggero (3lbs), batteria autoalimentata e molto esatta (0,005 pollici). Il secondo sistema è un candidato per controllo in volo delle mattonelle della spola. Questo sistema utilizzerà il braccio robot sulla spola per esplorare per i difetti dovunque fra 6 e 20 piedi via. La priorità bassa in Ames 1996 ha cominciato a ricercare e mettere a punto un metodo elettronico esatto di controllo per l'individuazione e la computazione del formato dei difetti sulle mattonelle del orbiter. Nel corso dei quattro anni successivi un piccolo strumento tenuto in mano è stato sviluppato per verificarsi ed archiviare i programmi di superficie ad alta definizione 3D delle mattonelle danneggi. Questo strumento faceva parte della formazione immagine elettronica ed il sistema di tracciato (EIMS) ha trasportato al centro dello spazio di Kennedy in 2001. Nel corso dell'anno successivo il dispositivo d'esplorazione ad alta velocità 3D è stato sviluppato come secondo strumento della generazione. Comprende i miglioramenti significativi che lo rendono molto più veloce, più certo e più facile usare l'elaborazione 3D è fatto a destra a bordo dello strumento in tempo reale e le lime risultanti 3D sono trasmesse sopra un collegamento del USB 2,0 ad un PC. Ciò provoca le esplorazioni veloci con le immagini ad alta definizione 3D prodotte mentre lo strumento sta esplorando. L'esplorazione del campione di un penny indicato nel grafico accompagnante illustra l'alimentazione e la capacità di risoluzione dell'analizzatore rapido rilevare i particolari fini. Questa esplorazione realizza circa il un-millesimo di una risoluzione di pollice in 2 secondi.
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En Español (usando Google)
Investigación De NASA/Ames Que desarrolla Un Explorador Nuevo De la Velocidad 3D.
Un sistema de detección óptico de la novela 3D con el proceso en tiempo real se ha desarrollado que es capaz de explorar una blanco a una velocidad muy elevada (mayor de 500.000 3D points/second). Cortesía de la imagen: La ventaja del centro de investigación de NASA/Ames nuestra alta velocidad, sensor de alta resolución de la proyección de imagen 3D puede realizar muchas de las funciones de la proyección de imagen 3D necesitadas para la superficie robots/rovers y espaciarlas o los vehículos atmosféricos en el programa de la exploración: la creación de los mapas planetarios, de extenderse, de la evitación de los peligros superficiales, de la proyección de imagen y del movimiento del terreno que detectaban para rendezvous automatizada, atracando para la robusteza asistió a operaciones de la asamblea y de la superficie. El sensor tendrá la capacidad a detectar y las blancos y terreno del perfil a velocidades mucho más altas y a la resolución que sistemas existentes en las distancias del alcance medio (de centímetros a los metros), dando un mayor nivel de la autonomía, seguridad, y capacidad a estas operaciones. La descripción de la investigación el sistema fue desarrollada para el programa del rover de la NASA Marte y para la inspección del sistema de protección termal de la lanzadera. Apoya la misión de la exploración proporcionando excelente cerca a la visión del alcance medio para los varios usos robóticos. Nuestro esfuerzo actual de investigación y del desarrollo implica el extender del explorador de alta velocidad 3D para resolver usos adicionales de la NASA. Mientras que se definen los requisitos técnicos el hardware de encargo se construye y se optimiza para resolver demandas. Nos estamos centrando actualmente en los tres usos siguientes: Estropea la colocación del instrumento del rover, un instrumento de alta resolución portable del gravamen del defecto, y la inspección de aviones de la lanzadera. Colocación del instrumento del rover de Marte en el proyecto Discretionary Fund (DDF) de un director reciente, demostramos la capacidad de nuestro explorador de mejorar perceptiblemente la capacidad de la colocación del instrumento del rover de K9 Marte. El sistema anterior utilizó el stereovision para adquirir la información del terreno necesitada para colocar un instrumento de la prueba en una característica del interés. El explorador de alta velocidad 3D mejora en la técnica del stereovision porque alcanza una resolución más alta sin ser como sensible a las condiciones de la iluminación y a la textura naturales de la superficie de la blanco. Debido a esto, el explorador 3D trabaja en oscuridad total, en escenas del alto contraste, y en las superficies no-non-textured lisas - todas las áreas donde el stereovision tradicional tiene dificultad. Las dos imágenes en el fondo del gráfico de acompañamiento comparan el mapa del terreno de la salida del explorador de alta velocidad 3D (a la izquierda) y el K9 estropea el sistema de la este'reo-visio'n del rover (derecho) para la misma escena. Inspección del orbiter TPS que estamos trabajando actualmente para desarrollar dos instrumentos para la inspección del sistema de protección termal del orbiter (los componentes de RCC incluyendo y de la baldosa cerámica). El primer sistema es un instrumento portable que se utilizará para la medida del defecto por los técnicos de Shuttle que trabajan en la tierra en el centro del espacio de Kennedy. Este sistema será pequeño (las pulgadas 5x5x4), el peso ligero (3lbs), batería accionada, y muy exacta (0,005 pulgadas). El segundo sistema es un candidato a la inspección de aviones de los azulejos de la lanzadera. Este sistema utilizará el brazo robótico en la lanzadera para explorar para los defectos dondequiera entre 6 y 20 pies lejos. El fondo en Ames 1996 comenzó a investigar y a desarrollar un método electrónico exacto de la inspección para encontrar y computar el tamaño de defectos en los azulejos del orbiter. Durante los cuatro años próximos un instrumento hand-held pequeño fue desarrollado para obtener y archivar los mapas superficiales de alta resolución 3D del azulejo dañe. Este instrumento era parte de la proyección de imagen electrónica y el sistema traz (EIMS) entregó al centro del espacio de Kennedy en 2001. Durante el año próximo el explorador de alta velocidad 3D fue desarrollado como 2do instrumento de la generación. Incorpora las mejoras significativas que lo hacen mucho más rápido, más confiable, y más fácil utilizar el proceso 3D se hace a la derecha a bordo del instrumento en tiempo real, y los archivos resultantes 3D se transmiten sobre una conexión del USB 2,0 a una PC. Esto da lugar a exploraciones rápidas con las imágenes de alta resolución 3D producidas mientras que el instrumento está explorando. La exploración de la muestra de un penique demostrado en el gráfico de acompañamiento ilustra la energía y la capacidad de resolución del explorador de alta velocidad de detectar los detalles finos. Esta exploración alcanza sobre uno-mile'simo de una resolución de la pulgada en 2 segundos.
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