Dar uma tacada perfeita no boliche virtual não exige que seu sistema de jogo acompanhe com precisão a posição e a orientação do seu braço de giro. Mas se você estiver operando uma empilhadeira robótica em torno de uma fábrica, manipular um braço mecânico em uma linha de montagem ou guiar um bisturi a laser controlado remotamente dentro de um paciente, a capacidade de localizar exatamente onde está no espaço tridimensional (3-D) é crítica.

Para tornar essa medição mais confiável, uma equipe público-privada liderada pelo Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) criou um novo método de teste padrão para avaliar o quão bem um sistema de rastreamento óptico pode definir a posição e orientação de um objeto - conhecido como sua "pose" - com seis graus da liberdade:para cima / para baixo, direita esquerda, para frente / para trás, tom, yaw and roll.

Os sistemas de rastreamento óptico funcionam em um princípio semelhante à visão estereoscópica de um ser humano. Os dois olhos de uma pessoa trabalham juntos para, simultaneamente, observar os arredores e dizer ao cérebro exatamente onde todas as pessoas e objetos naquele espaço estão localizados. Em um sistema de rastreamento óptico, os "olhos" consistem em duas ou mais câmeras que gravam a sala e são associadas a emissores de feixe que refletem um sinal - infravermelho, laser ou LIDAR (Light Detection and Ranging) - fora de objetos na área. Com ambas as fontes de dados alimentando um computador, a sala e seu conteúdo podem ser virtualmente recriados.

Determinar a pose de um objeto é relativamente fácil se ele não se move, e os testes de desempenho anteriores para sistemas de rastreamento óptico baseavam-se exclusivamente em medições estáticas. Contudo, para sistemas como os usados ​​para pilotar empilhadeiras de veículos guiados automatizados (AGV) - os animais robóticos de carga encontrados em muitas fábricas e depósitos - isso não é bom o suficiente. Sua "visão" deve ser 20/20 para objetos fixos e móveis para garantir que funcionem com eficiência e segurança.

Para atender a essa necessidade, um padrão ASTM International recentemente aprovado (ASTM E3064-16) agora fornece um método de teste padrão para avaliar o desempenho de sistemas de rastreamento óptico que medem pose em seis graus de liberdade para estática - e pela primeira vez, dinâmicos - objetos.

Os engenheiros do NIST ajudaram a desenvolver as ferramentas e os procedimentos usados ​​no novo padrão. "As ferramentas são dois artefatos semelhantes a barras para os sistemas de rastreamento óptico localizarem durante o teste, "disse o engenheiro eletrônico do NIST Roger Bostelman." Ambos os artefatos têm uma barra de 300 milímetros no centro, mas um tem seis marcadores reflexivos anexados a cada extremidade, enquanto o outro tem duas formas 3-D chamadas cuboctaedros [um sólido com 8 faces triangulares e 6 faces quadradas]. "Os sistemas de rastreamento óptico podem medir as poses completas de ambos os alvos.

De acordo com o colega de Bostelman, Tsai Hong, cientista da computação do NIST, o teste é conduzido fazendo com que o avaliador percorra dois caminhos definidos - um para cima e para baixo na área de teste e o outro da esquerda para a direita - com cada artefato. Mover um artefato ao longo do curso o orienta para o X-, Medições dos eixos Y e Z, enquanto girá-lo em três direções em relação ao caminho fornece o tom, aspectos de guinar e rolar.

"Nossa cama de teste em Gaithersburg do NIST, Maryland, a sede tem 12 câmeras com emissores infravermelhos estacionados ao redor da sala, para que possamos rastrear o artefato ao longo da corrida e determinar sua pose em vários pontos, "Hong disse." E como sabemos que os marcadores reflexivos ou as formas irregulares nos artefatos são fixados a 300 milímetros de distância, podemos calcular e comparar com extrema precisão a distância medida entre essas poses. "

Bostelman disse que o novo padrão pode avaliar a capacidade de um sistema de rastreamento óptico de localizar coisas no espaço 3-D com uma precisão sem precedentes. "Descobrimos que a margem de erro é de 0,02 milímetros para avaliar o desempenho estático e 0,2 milímetros para o desempenho dinâmico, " ele disse.

Junto com a robótica, os sistemas de rastreamento óptico estão no centro de uma variedade de aplicações, incluindo realidade virtual em vôo / treinamento médico / industrial, o processo de captura de movimento na produção de filmes e ferramentas cirúrgicas guiadas por imagem.

"O novo padrão fornece um conjunto comum de métricas e um confiável, procedimento facilmente implementado que avalia o quão bem os rastreadores ópticos funcionam em qualquer situação, "Hong disse.

O método de teste padrão E3064-16 foi desenvolvido pelo Subcomitê ASTM E57.02 em Métodos de Teste, um grupo com representantes de várias partes interessadas, incluindo fabricantes de sistemas de rastreamento óptico, laboratórios de pesquisa e empresas industriais.