Publicação
Implementação de um sistema óptico e optomecânico para um instrumento astronómico baseado no Compressed Sensing
| Resumo: | Recentemente surgiu uma nova teoria de amostragem de sinais denominada por Compressed Sensing (CS). Esta teoria afirma que um sinal esparso pode ser adquirido e reconstruído a partir de medições não adaptativas sem que seja necessário medir o sinal por inteiro. Isto é possível porque muitos dos sinais existentes na natureza são esparsos, em outras palavras, são sinais que, numa determinada base, podem ser representados pela composição de vetores cujos coeficientes são maioritariamente nulos. Uma das primeiras aplicações desta teoria, surgiu em 2009, com o desenvolvimento de um protótipo de uma Single-Pixel Camera (SPC), cuja arquitetura incorpora um Dispositivo digital de micro-espelhos (DMD) que cria máscaras especialmente adotadas para uma amostragem que possibilita o CS. Como esta câmara possui apenas um detetor, ela pode ser adaptada para adquirir imagens em comprimentos de onda que os tradicionais Charge-Coupled Devices (CCDs) ou os Complementary Metal-Oxide Semiconductor (CMOS) não conseguem, conduzindo também a uma possível nova geração de câmaras de alta resolução capazes de captar imagens hiperespectrais. Para além desta vantagem, este conceito também possibilitará reduzir o tamanho e o peso dos equipamentos, o que pode ser crítico para utilização no espaço. O presente trabalho teve como objetivos a realização do design e da implementação de um sistema ótico e optomecânico direcionado para uma SPC para utilização num telescópio, e ainda trazer para o grupo de investigação CENTRA/SIM novos conhecimentos sobre técnicas de impressão 3D. Para tal, numa primeira fase, foram realizadas simulações óticas no programa ZEMAX para definir quais as características dos componentes óticos a adotar neste protótipo. A fase seguinte consistiu em utilizar o programa SolidWorks para elaborar os desenhos técnicos dos componentes optomecânicos necessários ao sistema, que por sua vez, foram produzidos no laboratório utilizando técnicas de impressão 3D como a Fused Deposition Modeling (FDM) e a Stereolithography (SLA). Ao longo da produção dos componentes adquiriram-se conhecimentos sobre as propriedades térmicas e mecânicas de materiais termoplásticos, como o Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS) e o Polylactic Acid (PLA), e de resinas standard. |
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| Autores principais: | Pires, Joana Isabel Gaivota |
| Assunto: | Aquisição comprimida Astronomia Design óptico Design opto-mecânico Técnicas de impressão 3D Teses de mestrado - 2016 |
| Ano: | 2016 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade de Lisboa |
| Idioma: | português |
| Origem: | Repositório da Universidade de Lisboa |
| Resumo: | Recentemente surgiu uma nova teoria de amostragem de sinais denominada por Compressed Sensing (CS). Esta teoria afirma que um sinal esparso pode ser adquirido e reconstruído a partir de medições não adaptativas sem que seja necessário medir o sinal por inteiro. Isto é possível porque muitos dos sinais existentes na natureza são esparsos, em outras palavras, são sinais que, numa determinada base, podem ser representados pela composição de vetores cujos coeficientes são maioritariamente nulos. Uma das primeiras aplicações desta teoria, surgiu em 2009, com o desenvolvimento de um protótipo de uma Single-Pixel Camera (SPC), cuja arquitetura incorpora um Dispositivo digital de micro-espelhos (DMD) que cria máscaras especialmente adotadas para uma amostragem que possibilita o CS. Como esta câmara possui apenas um detetor, ela pode ser adaptada para adquirir imagens em comprimentos de onda que os tradicionais Charge-Coupled Devices (CCDs) ou os Complementary Metal-Oxide Semiconductor (CMOS) não conseguem, conduzindo também a uma possível nova geração de câmaras de alta resolução capazes de captar imagens hiperespectrais. Para além desta vantagem, este conceito também possibilitará reduzir o tamanho e o peso dos equipamentos, o que pode ser crítico para utilização no espaço. O presente trabalho teve como objetivos a realização do design e da implementação de um sistema ótico e optomecânico direcionado para uma SPC para utilização num telescópio, e ainda trazer para o grupo de investigação CENTRA/SIM novos conhecimentos sobre técnicas de impressão 3D. Para tal, numa primeira fase, foram realizadas simulações óticas no programa ZEMAX para definir quais as características dos componentes óticos a adotar neste protótipo. A fase seguinte consistiu em utilizar o programa SolidWorks para elaborar os desenhos técnicos dos componentes optomecânicos necessários ao sistema, que por sua vez, foram produzidos no laboratório utilizando técnicas de impressão 3D como a Fused Deposition Modeling (FDM) e a Stereolithography (SLA). Ao longo da produção dos componentes adquiriram-se conhecimentos sobre as propriedades térmicas e mecânicas de materiais termoplásticos, como o Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS) e o Polylactic Acid (PLA), e de resinas standard. |
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