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Il ricercatore di scienze ottiche propone un nuovo metodo per misurare le antenne radio

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Il dottorando Joel Berkson utilizza una combinazione di proiettori laser e fotocamere per creare un modello computerizzato 3D delle superfici dell’antenna radio. Credito: Paul Tumarkin/Lancio tecnologico in Arizona

Joel Berkson, uno studente di dottorato del terzo anno presso l’Università dell’Arizona James C. Wyant College of Optical Sciences e Steward Observatory, ha sviluppato un nuovo modo per misurare con precisione le superfici dell’antenna radio, che vengono utilizzate per raccogliere e focalizzare le onde radio per astronomia e comunicazioni satellitari.

Queste antenne a forma di piatto, come quelle raffigurate nel film “Contact” del 1997 con Jodie Foster, devono essere prodotte con un livello di precisione estremamente elevato per funzionare bene. Per garantirne l’accuratezza, gli ingegneri misurano le superfici dell’antenna utilizzando la metrologia, una tecnica che applica la scienza della misurazione ai processi di produzione, strumentazione e calibrazione.

“Le persone vogliono sempre realizzare antenne per radiotelescopi più grandi e più accurate, e di più”, ha detto Berkson. “Se non riusciamo a trovare modi migliori per renderli più veloci e precisi, il costo e il tempo necessari per misurare ogni superficie per garantirne la qualità saranno proibitivi”.

I metodi esistenti per misurare le superfici curve di antenne radio e specchi del telescopio implicano il posizionamento di adesivi sull’antenna o sulla superficie dello specchio e quindi l’utilizzo di telecamere per analizzare la superficie guardando gli adesivi. Altri metodi implicano il sondaggio fisico della superficie con una macchina di misura a coordinate. Queste tecniche si limitano alla sola misurazione del numero di punti indicati dagli adesivi o toccati da una sonda fisica; è un processo manuale, lento e spesso costoso.

A rendere le cose ancora più complicate, a volte le superfici non escono perfettamente e hanno bisogno di essere aggiustate e misurate nuovamente, traducendosi in più soldi e tempo speso.

L’invenzione di Berkson elimina la necessità di adesivi o tocco fisico. Il metodo che ha sviluppato utilizza una combinazione di proiettori laser e fotocamere per creare un modello 3D della superficie. Rendendo la forma effettiva della superficie come un modello al computer, il nuovo processo supera un’altra limitazione dei vecchi metodi; invece di limitarsi a misurare centinaia di punti, consente la misurazione di milioni di punti su una superficie.

Tech Launch Arizona, l’ufficio dell’UArizona che commercializza invenzioni derivanti dalla ricerca universitaria, ha collaborato con Berkson per brevettare la tecnologia per conto dell’università e concederla in licenza alla startup di Berkson, Fringe Metrology.

“È stato particolarmente gratificante vedere il lavoro di Joel, immaginare un approccio per affrontare una sfida del mondo reale e trasformarlo in un’elegante soluzione commerciale”, ha affermato Bruce Burgess, direttore dello sviluppo di iniziative di TLA. “Joel ha riconosciuto la ricchezza di risorse che TLA offre ai ricercatori ed è stato veloce a lavorare con il nostro team”.

“Molti sistemi là fuori oggi sono sistemi a scatola nera e necessitano di personalizzazione per essere utili sul campo”, ha affermato Berkson. “Il nostro è un sistema che può essere facilmente configurato per misurare superfici di diverse forme e dimensioni. Non puoi farlo con nessun’altra tecnologia attuale”.

Quando Berkson ha realizzato che i sistemi metrologici esistenti richiedono l’uso di adesivi per effettuare misurazioni, è stato ispirato ad adottare un approccio di risoluzione dei problemi per semplificare il processo.

“Gli adesivi sono stati utilizzati su tutta la linea e sono standard e affidabili”, ha affermato, “ma con l’aumento della richiesta di superfici più accurate e complicate, i requisiti di misurazione aumentano ugualmente. I metodi attuali non sono buoni come vorrebbe la gente e devono essere in grado di far avanzare questi sistemi”.

Lavorando con il suo co-inventore, Justin Hyatt, un ricercatore associato presso lo Steward Observatory, Berskon iniziò a sviluppare l’invenzione con il finanziamento della National Science Foundation per far avanzare i metodi attuali per la produzione di radiotelescopi. Si è collegato con il team di commercializzazione di TLA, che ha lavorato con lui per sviluppare la proprietà intellettuale per l’invenzione. Berkson ha quindi avviato Fringe Metrology, ha concesso in licenza l’invenzione dall’Arizona e ha iniziato a costruire un’attività attorno ad essa.

La startup sta sviluppando sistemi specializzati per una varietà di applicazioni di metrologia di superficie, ma inizialmente si concentrerà sulle misurazioni meticolose necessarie per la produzione di pannelli per radiotelescopi.

“I radiotelescopi come quelli che vedete nel film ‘Contact’ sono molto precisi e costosi da produrre e devono essere perfettamente sagomati per funzionare correttamente”, ha detto Berkson. “L’azienda si concentrerà inizialmente su questi clienti di alto valore per sviluppare il prodotto go-to-market iniziale”.

Mentre Berkson si concentra sulla crescita della sua attività, spera che la tecnologia possa offrire una soluzione per gli attuali limiti nella produzione di radiotelescopi e contribuire all’evoluzione del settore.

“In definitiva”, ha detto, “mi piacerebbe vedere sistemi di misurazione più veloci, economici e di qualità superiore in ogni laboratorio”.


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