BR102014004580A2 - Método de projeção para espaço - Google Patents
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Abstract
Método de projeção para o espaço.trata-se de um método (100) de projeção para o espaço, a partir de um primeiro objeto, de uma pluralidade de linhas moduladas para formar uma grade que define uma primeira estrutura de referência relativa, sendo que o método (100) inclui projeção simultânea para o espaço a partir do primeiro objeto, de uma linha de grade horizontal e uma linha de grade vertical para formar um conjunto de linhas de grade (102), que modula a linha da grade horizontal e a linha da grade vertical para transmitir as primeiras e as segundas palavras de grade, respectivamente (104 e 106).
Description
“MÉTODO DE PROJEÇÃO PARA O ESPAÇO” Fundamentos Da Invenção Os sistemas de navegação relativos são úteis para diversas aplicações, como navegação de veículos autônomos, como em um depósito ou em ambiente de fábrica, reabastecimento no ar e emissão espacial. Em algumas aplicações, apenas a faixa entre dois objetos é requerida. Em outras aplicações, tanto a faixa quanto a postura relativa (afastamento, guinada e rolagem) entre dois objetos são requeridas. Em tais aplicações, a alta confiabilidade e o baixo custo são desejáveis.
Descrição Resumida Da Invenção Em uma realização, a invenção refere-se a um método de projeção para o espaço, a partir de um gerador de grade 10, a uma pluralidade de linhas moduladas para formar uma grade que define uma primeira estrutura de referência relativa, em que o método inclui projetar simultaneamente para o espaço a partir do gerador de grade 10, uma linha horizontal da grade e uma linha vertical da grade para formar um conjunto de linhas de grade, que modula a linha da grade horizontal e a linha da grade vertical para transmitir a primeira e as segundas palavras de grade, respectivamente, e em que a linha da grade horizontal e a linha da grade vertical são exclusivamente identificáveis para auxiliar na detecção, por um segundo objeto, de cada uma dentre a linha de grade horizontal e a linha de grade vertical.
Breve Descrição Dos Desenhos Nas figuras: A Figura 1 é uma vista exemplificadora de uma grade projetada para o espaço a partir de um gerador de grade com capacidade de projetar uma grade de acordo com as realizações da invenção. A Figura 2 é um fluxograma que mostra um método de projeção simultânea para o espaço a partir de um gerador de grade, de uma linha de grade horizontal e de uma linha de grade vertical de acordo com uma realização da invenção. A Figura 3 é uma vista esquemática de um gerador de grade que tem a capacidade de projetar simultaneamente uma linha de grade horizontal e uma linha de grade vertical que são exclusivamente identificáveis de acordo com uma realização da invenção. A Figura 4 é uma vista esquemática de um gerador de grade que tem a capacidade de projetar simultaneamente uma linha de grade horizontal e uma linha de grade vertical que são exclusivamente identificáveis de acordo com outra realização da invenção. A Figura 5 é uma vista esquemática de um gerador de grade que tem a capacidade de projetar simultaneamente uma linha de grade horizontal e uma linha de grade vertical que são exclusivamente identificáveis de acordo com ainda outra realização da invenção.
Descrição Das Modalidades Da Invenção A Figura 1 ilustra um gerador de grade 10 que projeta uma grade, tal como uma pluralidade de linhas de interseção para o espaço dentro de um campo de transmissão 12. Como ilustrado, a grade projetada compreende linhas de interseção. Em alguma distância longe do gerador de grade 10, essas linhas de interseção são observadas como uma grade no espaço, em que o tamanho da grade cresce longe do gerador de grade 10.
Para propósitos de descrição, é possível considerar o gerador de grade 10 como linhas de interseção que se projetam substancialmente na direção y da ilustração do sistema de coordenadas. Se um indivíduo observar a projeção das linhas de interseção no plano x-z em alguma distância longe do gerador de grade 10, esse indivíduo observaria a primeira grade 14. Se um indivíduo observar a mesma projeção das linhas de interseção a uma distância R2, que é melhor do que a primeira distância Ri no plano x-z, esse indivíduo observaria uma segunda grade 16, que parece relativamente maior do que a primeira grade 14. A primeira grade 14 a uma distância Ri longe do gerador de grade 10 é espacialmente ligada à direção horizontal por uma primeira linha 18 vertical e uma segunda linha 20 vertical. Lá, existe uma pluralidade de linhas verticais, geradas espacialmente e temporariamente no meio da primeira linha 18 vertical e da segunda linha 20 vertical. A primeira grade 14, a uma distância Ri longe do gerador de grade 10, é espacialmente ligada na direção vertical por uma primeira linha 22 horizontal e por uma segunda linha 24 horizontal. Lá, existe uma pluralidade de linhas horizontais espacialmente e temporariamente no meio da primeira linha 22 horizontal e da segunda linha 24 horizontal. A distância R1 pode ser de qualquer distância entre a primeira grade Meo gerador de grade 10. Por conveniência, a distância é determinada entre um ponto 26 na primeira grade Meo gerador de grade 10, como mostrado. A segunda grade 16 a uma distância R2 longe do gerador de grade 10, é inteiramente para propósitos úteis, assim como a primeira grade 14, porém mais distante do gerador de grade 10 do que da primeira grade 14. A segunda grade 16 é ligada espacialmente na direção horizontal por uma primeira linha 28 vertical da segunda grade 16 e uma segunda linha 30 vertical da segunda grade 16. Lá, existe uma pluralidade de linhas verticais, geradas espacialmente e temporariamente, entre a primeira linha 28 vertical da segunda grade 16 e a segunda linha 30 vertical da segunda grade 16. A segunda grade 16, a uma distância R2 longe do gerador de grade 10, é espacialmente ligada na direção vertical por uma primeira linha 32 horizontal da segunda grade 16, e uma segunda linha 34 horizontal da segunda grade 16. Lá, existe uma pluralidade de linhas horizontais espacialmente e temporariamente, entre a primeira linha 32 horizontal da segunda grade 16 e a segunda linha 34 horizontal da segunda grade. Um ponto 36 na segunda grade 16 é mostrado. A similaridade das grades 14 e 16 torna-se aparente no caso de linhas de grade projetadas, em que a segunda grade 16 é formada pelas mesmas linhas que formam a primeira grade 14, exceto a segunda grade 16 que é observada do gerador de grade 10, que faz com que a segunda grade 16 pareça maior do que a primeira grade 14. Nesse sentido, a segunda grade 16 é a aparência das linhas da grade geradas pelo gerador de grade 10 à distância R enquanto que a primeira grade 14 é a aparência das linhas da grade à distância R1.
As grades 14 e 16 podem ter qualquer quantidade de linhas. Como ilustrado, elas são compostas por dez linhas verticais e por dez linhas horizontais. Uma grade composta por um maior número de linhas de interseção talvez resulte em uma resolução angular de detecção aprimorada para um campo de transmissão fixo 12 e distante do gerador de grade 10 do que uma grade composta por menos números de linhas de interseção. As grades 14 e 16 estão representadas com um formato quadrado, porém isso não é um requisito para os métodos e mecanismos dessa invenção. A grade pode ser de qualquer formato, que inclui retangular, oval ou circular. Além disso, as linhas de interseção das grades 14 e 16 estão representadas como ortogonais. Entretanto, isso não é um requisito para os métodos e mecanismos da presente invenção. Os ângulos entre as linhas de interseção talvez sejam ângulos retos, ângulos agudos ou ângulos obtusos, em diferentes partes da grade.
Embora os exemplos mostrem o uso de coordenadas cartesianas, qualquer sistema apropriado de coordenadas pode ser usado, inclusive sistemas de coordenadas polares, cilíndricos ou esféricos para a geração de grade e para a detecção da grade. Por exemplo, para formar uma grade responsável pela representação de coordenadas polares, um série de círculos concêntricos e linhas que se irradiam para fora do centro desses círculos poderá ser projetada pelo gerador de grade na direção do espaço.
Um módulo detector 38 pode repousar dentro do campo de transmissão 12 do gerador de grade 10, permitindo que o módulo detector 38 “veja” a grade. O módulo detector 38 pode ser configurado de qualquer maneira adequada para “ver” a grade.
Em sistemas atuais, as varreduras de feixe de laser horizontal e vertical são intercaladas. Mais especificamente, em primeiro lugar, uma linha de laser horizontal é varrida através de um campo de visão, depois uma linha vertical é varrida horizontalmente e o ciclo se repete. Conforme cada linha é varrida para o espaço, a luz é modulada com um código exclusivo sincronizado com a posição da luz durante cada uma das varreduras horizontal e vertical. Isso descreve uma grade de pontos bidimensional, com cada ponto representado de modo único por um componente horizontal e vertical, resultando das varreduras horizontal e vertical sequenciais.
As realizações da invenção incluem projetar para o espaço, a partir de um gerador de grade, uma pluralidade de linhas moduladas para formar uma grade que define uma primeira estrutura de referência relativa. De acordo com uma realização da invenção, a Figura 2 ilustra um método 100, que pode ser usado para projeção de uma grade para o espaço. Será entendido que o termo “espaço” não é limitado ao espaço externo e que a grade poderá ser projetada para qualquer espaço adequado, inclusive em ambos os ambientes internos e externos. O método 100 começa em 102 com projeção simultânea para o espaço a partir de uma grade geradora, de uma linha de grade horizontal e uma linha de grade vertical para formar um conjunto de linhas de grade. A linha de grade horizontal e a linha de grade vertical são exclusivamente identificáveis para auxiliar na detecção, por um segundo objeto, de cada dentre a linha de grade horizontal e a linha de grade vertical. Isso pode ser feito de qualquer maneira adequada, inclusive por meio de exemplos não limitadores nos quais o comprimento de onda ou polarização das linhas possa torná-las exclusivamente identificáveis. A linha de grade horizontal e a linha de grade vertical podem se sobrepor para formar uma porção de grade. A linha de grade horizontal pode ser modulada para carregar uma primeira palavra de grade, composta por inúmeros bits modulados para identificar a linha de grade horizontal dentro da grade pela palavra de grade modulada em 104 e modular a linha de grade vertical para carregar a segunda palavra de grade, composta por inúmeros bits modulados, para identificar a linha de grade horizontal dentro da grade pela palavra de grade modulada em 106. As palavras de grade horizontal e vertical podem ser idênticas no tempo se elas forem moduladas a partir da mesma origem. Devido ao fato de cada linha de grade ser varrida em diferentes direções no espaço, um detector, em geral, irá ver duas palavras diferentes, exceto na linha diagonal da grade na qual essas são idênticas, por exemplo, (0,0) na origem.
Por exemplo, pela palavra de grade, entende-se que a armação ou característica da grade fornece dados ou informações que poderão ser lidos ou detectados pelo módulo detector. Adicionalmente, a palavra de grade pode ser composta por qualquer quantidade de bits, inclusive qualquer número de bits iniciais ou de parada, bits de dados ou checagem de erros, correção ou paridade de bits. Os bits de dados podem codificar as linhas verticais e horizontais com uma sequência de bits exclusiva. Mediante a detecção desses bits por um módulo detector e processamento pelo processador, microcontrolador ou outro conjunto de circuitos, a localização dentro da grade pode ser determinada. Inúmeros métodos de modulações reconhecidas poderíam ser usados para codificação das palavras de grade na linha de grade horizontal e na grade de linha vertical, que inclui, mas não limita à modulação de amplitude (AM), modulação de frequência (FM) e modulação de amplitude em quadratura (QAM) ou combinações disso. Uma maneira de codificação da palavra de grade é modular o feixe a ser usado para formar as linhas. A modulação pode ser alcançada através da mudança da intensidade do feixe e/ ou bloqueio do feixe com certa periodicidade.
Será entendido que o método de formação de uma grade é flexível e que o método 100 ilustrado é meramente para propósitos ilustrativos. Por exemplo, a sequência de etapas descritas é apenas para propósitos ilustrativos, e não significa limitar o métodolOO de qualquer forma, tal como é entendido que as etapas podem proceder em uma ordem lógica diferente ou etapas adicionais ou intervenientes podem ser incluídas desde que não detratem as realizações da invenção. Por exemplo, o método 100 pode incluir projetar simultaneamente em sequência conjuntos adicionais de linhas de grade horizontal e vertical para formar porções adicionais da grade. Os conjuntos adicionais de grade de linhas horizontais e verticais podem ser fisicamente separados um do outro no espaço. Tais linhas adicionais também podem ser moduladas. Cada uma das linhas de interseção projetadas podería ser codificada diferentemente ou um agrupamento de linhas de interseção podería ser codificado similarmente. A Figura 3 ilustra um gerador de grade 200 com capacidade para operar de acordo com uma realização do método 100. Um modulador de grade 202, um módulo de temporização 204, um primeiro gerador de feixe 206, um segundo gerador de feixe 208, um digitalizador de feixe horizontal 210 e um digitalizador de feixe vertical 212 podem ser incluídos no gerador de grade 200. O primeiro gerador de feixe 206 e o segundo gerador de feixe 208 podem incluir, cada um, qualquer fonte de iluminação apropriada e formador de feixe incluindo o fato de que a fonte de iluminação pode incluir um laser. No exemplo ilustrado, a linha de grade horizontal e a linha de grade vertical são exclusivamente identificáveis com base no comprimento de onda. Mais especificamente, a linha de grade horizontal é projetada a partir do primeiro gerador de feixe 206 em um primeiro comprimento de onda e a linha de grade vertical é projetada a partir do segundo gerador de feixe 208 em um segundo comprimento de onda. O segundo objeto ou módulo detector 220 inclui um primeiro filtro óptico 222, que passa o primeiro comprimento de onda e um segundo filtro óptico 224, que passa o segundo comprimento de onda. No exemplo ilustrado, um detector horizontal 226 é acoplado de modo operável ao primeiro filtro óptico 222 e um detector vertical 228 é acoplado de modo operável ao segundo filtro óptico 224. Um processador 230 também pode ser incluído no módulo detector 220 e pode ser acoplado de modo operável com o detector horizontal 226 e com o detector vertical 228. O processador 230 pode ser qualquer processador adequado com capacidade de demodular e processar os sinais recebidos do detector horizontal 226 e do detector vertical 228, de modo que possa determinar uma localização dentro da saída de grade pelo gerador de grade.
Durante a operação, o gerador de grade 200 pode emitir simultaneamente uma linha de grade horizontal em um primeiro comprimento de onda e uma linha de grade vertical em um segundo comprimento de onda. Mais especificamente, o modulador de grade 202 pode ser com capacidade de modular o feixe emitido do primeiro gerador de feixe 206 e do segundo gerador de feixe 208. O módulo de temporização 204 pode controlar a temporização do modulador de grade 202, o digitalizador de feixe horizontal 210 e o digitalizador de feixe vertical 212. O feixe que tem o primeiro comprimento de onda pode ser emitido do primeiro gerador de feixe 206 e poderá ser varrido para formar uma linha pelo digitalizador de feixe horizontal 210. Similarmente, o feixe que tem o segundo comprimento de onda pode ser emitido do segundo gerador de feixe 208 e pode ser varrido para formar uma linha pelo digitalizador de feixe vertical 212.
Devido ao fato de cada linha de grade horizontal e linha de grade vertical varrida ter um comprimento de onda diferente, cada uma pode ser separada da outra pelo módulo detector 220. Mais especificamente, o detector horizontal 226 e o detector vertical 228 podem usar, cada um, os correspondentes filtros de comprimento de onda 222 e 224 para bloquear o comprimento de onda correspondente para um feixe, mas não para o outro. Isso permite que ambos os feixes emitidos do gerador de grade 200 varram simultaneamente sem interferência, desde que cada feixe seja detectado por um módulo detector 220 com filtros de comprimento de onda correspondentes 222 e 224. A Figura 4 ilustra um gerador de grade 300 com capacidade para operar de acordo com uma realização do método de 100. Um modulador de grade 302, um módulo de temporização 304, um gerador de feixe 306, um divisor de feixe 308, um primeiro polarizador 310, um digitalizador de feixe horizontal 312, um segundo polarizador 314 e um digitalizador de feixe vertical 316 podem ser incluídos no gerador de grade 300. O modulador de grade 302 pode ser acoplado de modo operável ao gerador de feixe 306 para modular o feixe emitido do mesmo. O gerador de feixe 306 pode incluir qualquer fonte de iluminação adequada e formador de feixe, incluindo o fato de que a fonte de iluminação pode incluir um laser. O gerador de grade 300 tem a capacidade de projetar uma linha de grade horizontal e uma linha degrade vertical que são exclusivamente identificáveis com base na polarização. Mais especificamente, a linha de grade horizontal e a linha de grade vertical podem ser projetadas com um campo elétrico polarizado que tem uma primeira orientação e as outras dentre a linha de grade horizontal e a linha de grade vertical são projetadas com um campo elétrico polarizado que tem uma segunda orientação, que é diferente da primeira orientação. O primeiro polarizador 310 e o segundo polarizador 314 podem ser qualquer polarizador adequado, inclusive um polarizador linear ou um polarizador circular. Tais estados de polarização da luz podem ser usados para fornecer a separação necessária, a fim de que a linha de grade horizontal e a linha de grade vertical sejam projetadas simultaneamente sem interferência uma da outra.
Tal como o termo polarização é usado nesta descrição, esse significa referir-se ao estado de polarização de luz como definido pela orientação desse campo elétrico, à medida que a onda de luz se propaga. Estados de polarização da luz podem variar em qualquer grau de variação desejado nas duas orientações. No entanto, para facilitar a utilização, duas orientações diferentes podem ser selecionadas como pares ortogonais, de modo que uma polarização possa ser bloqueada com um polarizador ou filtro de polarização adequadamente projetado de modo apropriado e, ainda permite que a polarização ortogonal correspondente seja transmitida.
Uma dentre a linha de grade horizontal e uma linha de grade vertical pode ser projetada com um campo elétrico polarizado que tem uma primeira orientação e a outra dentre a linha de grade horizontal e linha de grade vertical é projetada com um campo elétrico polarizado que tem uma segunda orientação, que é diferente da primeira orientação. Por exemplo, a luz linearmente polarizada pode ter seu campo elétrico polarizado vertical ou horizontalmente. Desse modo, a primeira orientação pode ser horizontal e a segunda orientação pode ser vertical. Visto que os dois vetores de campo elétrico são perpendiculares ou ortogonais, esses não podem interferir um ao outro. A título de exemplo adicional, a luz polarizada pode ter seu campo elétrico circularmente polarizado, de modo que a luz tenha um vetor de campo elétrico que gira ao redor do eixo geométrico de propagação da luz. Os estados de polarização ortogonal têm vetores de campo elétrico que giram no sentido horário e anti-horário e são chamados de polarização circular direita (RHCP) e polarização circular esquerda (LHCP), respectivamente. O segundo objeto ou módulo detector 320 inclui um primeiro polarizador 322 que pode transmitir um estado de polarização e bloquear a polarização ortogonal, e um segundo polarizador 324, o qual transmite a polarização ortogonal. No exemplo ilustrado, um detector horizontal 326 é acoplado de modo operável ao primeiro polarizador 322 e um detector vertical 328 é acoplado de modo operável ao segundo polarizador 324.
Será entendido que dependendo da polarização usada, o módulo detector 320 pode incluir polarizadores adequados para separar a detecção da linha de grade horizontal e da linha de grade vertical. Por exemplo, a detecção pelo módulo detector 320 pode utilizar um primeiro detector polarizador linear para polarização horizontal e um segundo detector polarizador linear para polarização vertical. Para luz polarizada de forma linear, os polarizadores 322 e 324 devem estar alinhados com o vetor de campo elétrico a fim de transmitir uma polarização linear e bloquear todas as polarizações ortogonais. Polarizações circulares podem ser mais úteis, desde que essas não sejam sensíveis a rotações ao redor de um eixo geométrico óptico. Mais especificamente, ao utilizar polarização linear e polarizadores, orientações adequadas precisam ser mantidas para continuar com as polarizações separadas. Por exemplo, se um objeto transmite luz horizontalmente polarizada, e um segundo objeto tem duas combinações de detector/polarizador linear: uma para a polarização horizontal e uma para a luz verticalmente polarizada e se o segundo objeto está prestes a girar ao redor do eixo geométrico óptico, então, os dois polarizadores/detectores veem, cada um, um componente do feixe transmitido horizontal e verticalmente polarizado e a separação requerida dos dois feixes é perdida. Dessa forma, polarizações circulares, ao invés de polarizações lineares, podem ser mais úteis.
No exemplo ilustrado, se o primeiro polarizador 310 é um polarizador RHCP e o segundo polarizador 314 é um LHCP, então, o primeiro polarizador 322 pode ser um RHCP e o segundo polarizador pode ser um LHCP. Dessa maneira, polarizadores circulares direitos e esquerdos correspondentes são utilizados para as saídas transmissoras de feixe vertical e horizontal e entradas de detector correspondentes. Isso mantém as linhas de grade horizontal e vertical separadas devido à natureza ortogonal dos feixes polarizadores e permite a transmissão simultânea de ambos os feixes. Um processador 330 também pode ser incluído no módulo detector 320 e pode ser acoplado de modo operável ao detector horizontal 326 e ao detector vertical 328. O processador 330 pode ser qualquer processador adequado com capacidade de detecção e processamento de sinais recebidos do detector horizontal 326 e do detector vertical 328 para determinar a localização dentro da saída da grade pelo gerador de grade 300.
Durante a operação, a fonte de iluminação ou o gerador de feixe 306 pode emitir um único feixe de luz. O único feixe de luz pode, então, passar pelo divisor de feixe 308, que pode dividir o único feixe de luz em dois feixes de luz. Cada feixe de luz pode, então, ser polarizado pelo primeiro polarizador 310 e pelo segundo polarizador 314, respectivamente. Se o primeiro polarizador 310 for um polarizador circular direito, então, a linha de grade horizontal poderá ser projetada com um campo elétrico polarizado circular direito. Similarmente, se o segundo polarizador 314 for um polarizador circular esquerdo então, a linha de grade vertical poderá ser projetada com um campo elétrico polarizado circular esquerdo. Isso permite que o gerador de grade 300 emita simultaneamente uma linha de grade horizontal e uma linha de grade vertical, que são exclusivamente identificáveis a partir do módulo detector 320j Mais especificamente, o detector horizontal 326 e o detector vertical 328, podem usar, cada um, os polarizadores circulares correspondentes 322 e 324 bloquear o campo de transmissão correspondente a um feixe, mas, não ao outro. Isso permite que ambos os feixes varram simultaneamente sem interferência, contanto que cada feixe seja detectado por um detector com um polarizador correspondente. A Figura 5 ilustra um gerador de grade alternativo 400 com capacidade de projetar simultaneamente para o espaço uma linha de grade horizontal e uma linha de grade vertical que são exclusivamente identificáveis com base em polarização. O gerador de grade 400 inclui muito das mesmas características que o gerador de grade 300 anteriormente descrito e, portanto, partes semelhantes serão identificadas com numerais semelhantes acrescidos de 100, entendendo-se com isso que a descrição das partes semelhantes se aplica a essa realização alternativa, exceto se indicado de outra forma.
Uma diferença é que o gerador de feixe 406 é ilustrado como incluindo um laser 440 e um formador de feixe 442. Além disso, um galvanômetro 444 que tem um espelho 445 e um acionamento de galvanômetro 446 são ilustrados. O galvanômetro 444 pode ser utilizado para varrer o único feixe de luz a partir do gerador de feixe 406 para formar pelo menos uma das linhas de grade horizontal e vertical. Mais especificamente, o galvanômetro 444 pode varrer o feixe ao longo de porções do divisor de feixe 408. O divisor de feixe 408 pode ser um divisor de feixe de cubo de polarização que cria uma linha de grade horizontal polarizada e uma linha de grade vertical polarizada a partir do único feixe. Um sincronizador 448 pode ser utilizado para controlar a modulação, taxa de varredura do galvanômetro e sincronização eletrônica para o gerador de grade 400. Outra diferença é que um primeiro espelho 450 e um segundo espelho 452 são incluídos. O primeiro e o segundo espelhos 450 e 452 podem ser utilizados para projetar a linha de grade horizontal polarizada e a linha de grade vertical polarizada dentro do mesmo plano e em uma direção perpendicular àquele plano.
No exemplo ilustrado, o primeiro polarizador 410 pode ser um polarizador circular direito de modo que a linha de grade vertical possa ser projetada com um campo elétrico polarizado circular direito. Similarmente, o segundo polarizador 414 pode ser um polarizador circular esquerdo, de modo que a linha de grade horizontal possa ser projetada com um campo elétrico polarizado circular esquerdo. Dessa maneira, o polarizador circular esquerdo 414 é usado para transformar a linha de grade horizontal linearmente polarizada e o polarizador circular direito 410 é usado para transformar a linha de grade vertical linearmente polarizada em seus respectivos estados de polarização circular Durante a operação, o laser 440 cria um feixe de luz que é transmitido através do formador de feixe 442 e é refletido a partir do espelho 445 que está sendo girado pelo galvanômetro 444. O galvanômetro 444 realiza a função de varredura de feixe espacial. O galvanômetro 444 por si só tem a capacidade de varrer em apenas uma direção, por exemplo, horizontal ou vertical, mas, não ambas. O divisor de feixe de polarização 408 está no percurso do feixe refletido a partir do galvanômetro de rotação 444. O divisor de feixe de polarização 408 transmite um estado de polarização linear diretamente através do divisor de feixe de polarização 408 e reflete o estado de polarização ortogonal com um ângulo de deflexão de 90 graus a partir de uma interface diagonal do divisor de feixe de polarização 408. A luz de laser incidente no divisor de feixe de polarização 408 é despolarizada ou a luz laser é circularmente polarizada ou a luz laser é linearmente polarizada com um azimute de polarização de 45 graus em relação ao plano de incidência definido pelos eixos geométricos do divisor de feixe de polarização 408, de modo que cinquenta por cento da luz seja transmitida através do divisor de feixe de polarização 408 e cinquenta por cento seja refletido na interface diagonal do divisor de feixe de polarização. Agora, os dois feixes são separados em seu ângulo de propagação em 90 graus, as formas do feixe são idênticas em orientação e os movimentos de varredura do galvanômetro 444 estão na mesma direção, à medida que esses deixam o divisor de feixe de polarização 408. O primeiro espelho 450 é colocado no percurso do feixe transmitido através do divisor de feixe de polarização 408, com um ângulo de incidência de 45 graus, e com um plano de incidência perpendicular ao plano de incidência definido pelo divisor de feixe de polarização 408. O primeiro espelho 450 no exemplo ilustrado pode ser orientado, de modo que o feixe de varredura seja transmitido para fora da página da figura, na direção do espectador. O movimento de varredura será vertical a partir da perspectiva do espectador. O segundo espelho 452 é colocado no percurso do feixe refletido a partir da interface diagonal do divisor de feixe de polarização 408 e orientado semelhantemente ao primeiro espelho 450, exceto que girado em 90 graus no sentido horário. O segundo espelho 452 pode ser orientado, de modo que o feixe de varredura também seja refletido para fora a partir da página da figura. O feixe tem um movimento de varredura que é horizontal e o formato do feixe também é girado em 90 graus a partir do feixe de varredura vertical. Portanto, dois feixes paralelos são criados com cada varredura em diferentes direções: vertical e horizontal, respectivamente. Os formatos de feixe correspondentes também são girados em 90 graus a partir um do outro.
Tal como a realização anteriormente descrita, a fim de separar as informações nas duas linhas de grade, cada um dos dois feixes será transformado em estados de polarização circular e ortogonal. Isso é realizado com o uso do primeiro e do segundo polarizadores circulares 410 e 414. Cada feixe já está polarizado devido ao divisor de feixe de polarização 408 e a polarização circular pode ser criada pelo uso de uma simples placa de onda λ/4 orientada a ±45 graus. O processamento de sinal pode ser feito com um módulo detector similar ao módulo detector 320, descrito acima.
As realizações descritas acima fornecem uma variedade de benefícios incluindo que as realizações permitem a transmissão simultânea de dois feixes de luz para formar as linhas de grade horizontais e verticais. Tendo em vista que as linhas de grade horizontal e vertical são exclusivamente identificáveis, isso permite que tanto as varreduras horizontais quanto as verticais aconteçam de uma maneira coincidente versus a abordagem sequencial atual. Isso fornece um fator de duas taxas de dados aumentadas, comparado com as implantações atuais, sem aumentar a frequência da forma de onda de modulação ou detecção da largura de banda.
Essa descrição escrita usa exemplos para descrever a invenção, que inclui o melhor modo, e também permite que qualquer pessoa versada na técnica pratique a invenção, incluindo fazer e usar quaisquer dispositivos ou sistemas e desempenhar quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável da invenção é definido pelas reivindicações e pode incluir outros exemplos que ocorram aos versados na técnica. Tais outros exemplos destinam-se a estar dentro do escopo das reivindicações, se esses tiverem elementos estruturais que não se difiram da linguagem literal das reivindicações ou se esses incluírem elementos estruturais equivalentes com diferenças não substanciais da linguagem literal das reivindicações.
Claims (20)
1. MÉTODO (100) DE PROJEÇÃO PARA O ESPAÇO, a partir de um gerador de grade (10, 200, 300, 400), de uma pluralidade de linhas moduladas para formar uma grade (14, 16) que define uma primeira estrutura de referência relativa, em que o método compreende: projetar simultaneamente para o espaço a partir de um gerador de grade (10, 200, 300, 400), uma linha de grade horizontal e uma linha de grade vertical (22, 24, 32, 34 e 18, 20, 28, 30) para formar um conjunto de linhas de grade (102); modular a linha de grade horizontal (22, 24, 32, 34) para transmitir uma primeira palavra de grade composta por inúmeros bits modulados para identificar a linha de grade horizontal (22, 24, 32, 34) dentro da grade pela primeira palavra de grade modulada (104); modular a linha de grade vertical (18, 20, 28, 30) para transmitir uma segunda palavra, diferente da primeira grade de palavra, composta por inúmeros bits modulados para identificar a linha de grade vertical (18, 20, 28, 30) dentro da grade a partir da segunda palavra de grade (106); e em que a linha de grade horizontal e a linha de grade vertical (22, 24, 32, 34 e 18, 20, 28, 30) são exclusivamente identificáveis para auxiliar na detecção, por um segundo objeto (28, 220, 320), de cada dentre a linha de grade horizontal e a linha de grade vertical.
2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, em que a linha de grade horizontal e a linha de grade vertical (22, 24, 32, 34 e 18, 20, 28, 30) se sobrepõem para formar uma porção da grade (14, 16).
3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 2, que compreende, ainda, projetar simultaneamente em sequência conjuntos adicionais de linhas de grade horizontal e vertical (22, 24, 32, 34 e 18, 20, 28, 30) para formar porções adicionais da grade (14 16).
4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 3, em que os conjuntos adicionais de linhas de grade horizontal e vertical (22, 24, 32, 34 e 18, 20, 28, 30) são fisicamente separados um do outro no espaço.
5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, em que a linha de grade horizontal e a linha de grade vertical (22, 24, 32, 34 e 18, 20, 28, 30) são exclusivamente identificáveis, com base no comprimento de onda, e a linha de grade horizontal (22, 24, 32, 34) é projetada em um primeiro comprimento de onda e a linha de grade vertical (18, 20, 28, 30) é projetada em um segundo comprimento de onda.
6. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 5, em que a linha de grade horizontal (22, 24, 32, 34) é projetada em um primeiro comprimento de onda por um primeiro gerador de feixe (206) e a linha de grade vertical (18, 20, 28, 30) é projetada em um segundo comprimento de onda por um segundo gerador de feixe (208).
7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 5, em que a detecção a partir do segundo objeto (220) utiliza um primeiro filtro óptico (222) que passa pelo primeiro comprimento de onda e um segundo filtro óptico (224) que passa pelo segundo comprimento de onda.
8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, em que a linha de grade horizontal e a linha de grade vertical (22, 24, 32, 34 e 18, 20, 28, 30) são exclusivamente identificáveis com base na polarização.
9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, em que uma dentre a linha de grade horizontal e a linha de grade vertical (22, 24, 32, 34 e18, 20, 28, 30) é projetada com um campo elétrico polarizado que tem uma primeira orientação e a outra dentre a linha de grade horizontal e a linha de grade vertical (22, 24, 32, 34 e 18, 20, 28, 30) é projetada com um campo elétrico polarizado que tem uma segunda orientação, que é diferente da primeira orientação.
10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, em que a primeira orientação é uma dentre horizontal e vertical e a segunda orientação é a outra dentre horizontal e vertical.
11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, em que a detecção pelo segundo objeto (320) utiliza um primeiro detector polarizador linear (322, 326) para polarização horizontal e um segundo detector polarizador linear (324, 328) para polarização vertical.
12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, em que uma dentre a linha de grade horizontal e a linha de grade vertical (22, 24, 32, 34 e 18, 20, 28, 30) é projetada com um campo elétrico polarizador circular direito e a outra dentre a linha de grade horizontal e a linha de grade vertical (22, 24, 32, 34 e 18, 20, 28, 30) é projetada com um campo elétrico polarizador circular esquerdo.
13. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 12, em que a projeção simultânea da linha de grade horizontal e da linha de grade vertical (22, 24, 32, 34 e 18, 20, 28, 30) compreende projetar as linhas de grade horizontal e vertical (22, 24, 32, 34 e 18, 20, 28, 30) com uma fonte de iluminação (306, 406) que emite um único feixe de luz.
14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, que compreende, ainda, passar o único feixe de luz através de um formador de feixe (442).
15. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, em que a fonte de iluminação é um laser (440).
16. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, que compreende, ainda, varrer o único feixe de luz que utiliza um galvanômetro (444) para formar pelo menos uma das linhas de grade horizontal e vertical (22, 24, 32, 34 e 18, 20, 28, 30).
17. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 16, que compreende, ainda, dividir o único feixe que utiliza um divisor de feixe de polarização (408) para criar uma linha de grade horizontal polarizada e uma linha de grade vertical polarizada (22, 24, 32, 34 e 18, 20, 28, 30) a partir do único feixe.
18. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 17, que compreende, ainda, utilizar espelhos (450 e 452) para direcionar a linha de grade horizontal polarizada e a linha de grade vertical polarizada (22, 24, 32, 34 e 18, 20, 28, 30) ao longo de um mesmo plano.
19. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 18, em que um polarizador circular esquerdo (414) é usado para polarizar adicionalmente a linha de grade horizontal polarizada e um polarizador circular direito (410) também é usado para polarizar a linha de grade vertical polarizada.
20. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 19, em que a detecção pelo segundo objeto (38, 320) utiliza um primeiro polarizador detector linear para luz polarizada circular direita e um segundo polarizador detector linear para luz polarizada circular esquerda.
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