Lanzar un golpe perfecto en los bolos virtuales no requiere que su sistema de juego rastree con precisión la posición y orientación de su brazo oscilante. Pero si está operando un montacargas robótico en una fábrica, manipular un brazo mecánico en una línea de montaje o guiar un bisturí láser controlado a distancia dentro de un paciente, la capacidad de señalar exactamente dónde se encuentra en un espacio tridimensional (3-D) es fundamental.

Para que esa medición sea más confiable, un equipo público-privado dirigido por el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) ha creado un nuevo método de prueba estándar para evaluar qué tan bien un sistema de seguimiento óptico puede definir la posición y orientación de un objeto, conocida como su "pose", con seis grados de libertad:arriba / abajo, derecha izquierda, hacia adelante hacia atrás, terreno de juego, guiñar y rodar.

Los sistemas de seguimiento óptico funcionan según un principio similar a la visión estereoscópica de un ser humano. Los dos ojos de una persona trabajan juntos para captar simultáneamente su entorno y decirle al cerebro exactamente dónde se encuentran todas las personas y los objetos dentro de ese espacio. En un sistema de seguimiento óptico, los "ojos" consisten en dos o más cámaras que graban la habitación y están asociadas con emisores de haz que hacen rebotar una señal:infrarrojos, láser o LIDAR (detección y rango de luz):objetos en el área. Con ambas fuentes de datos ingresando a una computadora, la habitación y su contenido se pueden recrear virtualmente.

Determinar la pose de un objeto es relativamente fácil si no se mueve, y las pruebas de rendimiento anteriores de los sistemas de seguimiento óptico se basaban únicamente en mediciones estáticas. Sin embargo, para sistemas como los que se utilizan para pilotar carretillas elevadoras de vehículos guiados automatizados (AGV), las bestias robóticas de carga que se encuentran en muchas fábricas y almacenes, eso no es lo suficientemente bueno. Su "visión" debe ser 20/20 tanto para objetos fijos como móviles para garantizar que funcionen de manera eficiente y segura.

Para abordar esta necesidad, una norma de ASTM International recientemente aprobada (ASTM E3064-16) ahora proporciona un método de prueba estándar para evaluar el rendimiento de los sistemas de seguimiento óptico que miden la pose en seis grados de libertad para estática y, por primera vez, dinámica:objetos.

Los ingenieros del NIST ayudaron a desarrollar tanto las herramientas como los procedimientos utilizados en el nuevo estándar. "Las herramientas son dos artefactos en forma de barra para que los sistemas de seguimiento óptico los ubiquen durante la prueba, ", dijo el ingeniero electrónico del NIST Roger Bostelman." Ambos artefactos tienen una barra de 300 milímetros en el centro, pero uno tiene seis marcadores reflectantes unidos a cada extremo, mientras que el otro tiene dos formas tridimensionales llamadas cuboctaedros [un sólido con 8 caras triangulares y 6 caras cuadradas] ". Los sistemas de seguimiento óptico pueden medir las poses completas de ambos objetivos.

Según el colega de Bostelman, Tsai Hong, científico informático del NIST, La prueba se realiza haciendo que el evaluador recorra dos caminos definidos, uno arriba y abajo del área de prueba y el otro de izquierda a derecha, con cada artefacto. Mover un artefacto a lo largo del curso lo orienta hacia la X-, Medidas de los ejes Y y Z, mientras que girarlo en tres sentidos con respecto al camino proporciona el tono, aspectos de guiñada y balanceo.

"Nuestro banco de pruebas en Gaithersburg del NIST, Maryland, la sede tiene 12 cámaras con emisores de infrarrojos estacionados alrededor de la habitación, para que podamos rastrear el artefacto a lo largo de la carrera y determinar su pose en varios puntos, ", Dijo Hong." Y como sabemos que los marcadores reflectantes o las formas irregulares de los artefactos están fijos a 300 milímetros de distancia, podemos calcular y comparar con extrema precisión la distancia medida entre esas poses ".

Bostelman dijo que el nuevo estándar puede evaluar la capacidad de un sistema de seguimiento óptico para ubicar cosas en el espacio 3-D con una precisión sin precedentes. "Descubrimos que el margen de error es de 0,02 milímetros para evaluar el rendimiento estático y de 0,2 milímetros para el rendimiento dinámico, " él dijo.

Junto con la robótica, Los sistemas de seguimiento óptico están en el corazón de una variedad de aplicaciones, incluida la realidad virtual en vuelo / entrenamiento médico / industrial, el proceso de captura de movimiento en la producción de películas y herramientas quirúrgicas guiadas por imágenes.

"El nuevo estándar proporciona un conjunto común de métricas y una procedimiento de fácil implementación que evalúa qué tan bien funcionan los rastreadores ópticos en cualquier situación, "Dijo Hong.

El método de prueba estándar E3064-16 fue desarrollado por el Subcomité E57.02 de ASTM sobre métodos de prueba, un grupo con representantes de diversas partes interesadas, incluidos los fabricantes de sistemas de seguimiento óptico, laboratorios de investigación y empresas industriales.