Промышленное робототехническое зрение

Как выбрать правильное поле зрения для систем машинного зрения роботовРобот может понимать только то, что видит его камера. Но видеть больше не всегда означает видеть лучше.Для автономных роботов правильное поле зрения (FOV) имеет решающее значение для надежного визуального восприятия. Узкое поле зрения может оставлять препятствия или объекты за пределами изображения, в то время как чрезмерно широкое поле зрения может вызывать искажения и уменьшать детализацию изображения, доступную для распознавания.Итак, как выбрать оптимальное поле зрения для системы машинного зрения робота?Ответ зависит не только от поля зрения, указанного в технических характеристиках объектива. Размер сенсора, фокусное расстояние, рабочее расстояние, целевая область, искажения и область применения робота. Все эти факторы необходимо рассматривать в совокупности. Что такое поле зрения (FOV) в робототехническом зрении?Поле зрения описывает область, охватываемую камерой через объектив. Обычно оно обозначается как Горизонтальное поле зрения (HFOV), вертикальное поле зрения (VFOV) и диагональное поле зрения (DFOV).В целом, меньшее фокусное расстояние обеспечивает более широкое поле зрения, тогда как большее фокусное расстояние — более узкое.Для роботизированное зрениеЦель состоит не просто в том, чтобы максимизировать поле зрения, а в том, чтобы достичь правильного баланса между охват сцены, детализация изображения и оптические характеристики. Как изменяется угол обзора в зависимости от области применения роботов.Для выполнения различных роботизированных задач требуется разный уровень визуального охвата.Навигация для мобильных мобильных роботов и автоматизированных транспортных средствАвтономным мобильным роботам необходима широкая осведомленность об окружающей среде для обнаружения препятствий, людей, полок и предметов вокруг них.Широкоугольные и сверхширокоугольные объективы, как правило, в диапазон 120°–200°Они обеспечивают широкое покрытие при компактных размерах. Подходят для таких применений, как навигация, обнаружение препятствий, автоматизация складских операций и системы распознавания объектов для мобильных роботов.Однако более широкое поле зрения необходимо оценивать в совокупности с искажениями и качеством изображения краев.Роботизированные манипуляторы и устройства для захвата и перемещенияРоботизированной руке обычно необходимо находить и манипулировать конкретными объектами, а не захватывать всю окружающую среду целиком.Чрезмерно широкое поле зрения может привести к тому, что цель будет занимать меньше пикселей, что потенциально уменьшит объем визуальной информации, доступной для распознавания и позиционирования.Для операций по перемещению, сборке и контролю качества используется умеренное или широкое поле зрения может обеспечить лучший баланс между охватом цели, разрешением и точностью позиционирования.Гуманоидные роботы и эгоцентрическое зрениеГуманоидные роботы и системы искусственного интеллекта, воплощающие человеческий облик, создают еще одну оптическую проблему: камерам, возможно, потребуется запечатлеть большую часть окружающей среды, при этом помещаясь в компактные места, такие как голова, запястье или кисть.Сверхширокоугольные объективы с Поле зрения 165°, 180° или даже 200° может обеспечить обширное визуальное освещение от первого лица для:· Восприятие человекоподобного робота· Эгоцентрическое видение· зрительно-моторная координация· манипуляция роботом· Сбор данных с помощью воплощенного ИИ· Дистанционное управлениеВ данном случае цель состоит не просто в достижении максимально широкого поля зрения, а в поддержании приемлемого качества изображения по всему кадру. FOV — это более чем одно число.Распространённая ошибка — выбирать линзу для роботизированного зрения, основываясь только на заявленном поле зрения.Инженеры также должны оценить:Искажения | Разрешение | Относительная освещенность | Характеристики по краям | Рабочее расстояние | Совместимость с сенсорамиС увеличением поля зрения искажения, как правило, становятся более серьезной проблемой. Это может повлиять на приложения, использующие локализация объектов, позиционирование, измерение, SLAM, картографирование и калибровка изображений..Следовательно, объектив с самым широким полем зрения не обязательно является лучшим решением.Правильная линза — это та, которая обеспечивает необходимое покрытие, сохраняя при этом оптические характеристики, необходимые для выполнения конкретной роботизированной задачи. Практический процесс выбора поля зренияПеред выбором линзы для роботизированной системы машинного зрения определите пять ключевых параметров:1. Целевая областьКакая часть окружающей среды или объекта должна быть видна?2. Рабочее расстояниеНа каком расстоянии находится линза от объекта съемки?3. ДатчикКакой размер, разрешение и размер пикселя сенсора будут использоваться?4. ПрименениеНавигация, осмотр, манипулирование, SLAM или сбор данных?5. Качество изображенияКакой уровень искажений и ухудшения качества краев может выдерживать данное приложение?После определения этих параметров можно более точно установить соответствующее фокусное расстояние и поле зрения. Оптика Wintop: разработана для систем машинного зрения роботов.В Оптика WintopМы разрабатываем оптические линзы для сложных задач роботизированного машинного зрения, в том числе: широкоугольные, сверхширокоугольные, «рыбий глаз» и компактные решения M12.Наш ассортимент линз для роботизированного зрения включает в себя:· Навигация AMR и AGV· Восприятие человекоподобного робота· Роботизированные манипуляторы и зрение, встроенное в руку· обнаружение препятствий· SLAM и картографирование· Сбор данных с помощью воплощенного ИИ· Промышленная инспекцияОт компактных объективов M12 до сверхширокоугольных решений. достижение Поле зрения 200°Wintop фокусируется на балансировке поле зрения, качество изображения, контроль искажений и механическая интеграция. Правильный угол обзора начинается с правильного приложения.Больший угол обзора не означает автоматически лучшего зрения.Цель состоит в том, чтобы предоставить роботу достаточно визуальной информации, сохраняя при этом качество изображения, необходимое для надежного восприятия и принятия решений.Независимо от того, разрабатываете ли вы AMR, AGV, человекоподобный робот, роботизированная рука или платформа с воплощенным искусственным интеллектомПравильный выбор линзы начинается с их применения.Сообщите компании Wintop Optics размер сенсора, рабочее расстояние, целевую область и требуемое поле зрения.Наша команда специалистов по оптике поможет подобрать подходящие линзы для вашей роботизированной системы машинного зрения.Разные роботы. Разное поле зрения. Одна цель: лучшее зрение.ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ:1. Какое поле зрения лучше всего подходит для роботизированного зрения?Универсального поля зрения не существует. Широкое и сверхширокое поля зрения варьируются в пределах... 120°–200° Они могут быть пригодны для навигации и восприятия, в то время как более узкие поля зрения могут лучше подходить для детального осмотра и манипуляций.2. Всегда ли более широкий угол обзора лучше?Нет. Более широкое поле зрения обеспечивает больший охват, но может увеличить искажения и уменьшить видимый размер целей. Поле зрения должно быть сбалансировано с разрешением, рабочим расстоянием и требованиями приложения.3. Широкоугольный объектив или «рыбий глаз»: что лучше для роботов?Широкоугольные объективы, как правило, обеспечивают широкий угол обзора с более контролируемым искажением, в то время как объективы «рыбий глаз» Они обеспечивают чрезвычайно широкий охват и полезны для таких приложений, как панорамное изображение, навигация и картографирование.4. Как выбрать линзу M12 для системы машинного зрения робота?Учитывать размер сенсора, поле зрения, фокусное расстояние, рабочее расстояние, искажение, разрешение, диафрагма и механические размеры. чтобы гарантировать соответствие линзы всей системе зрения.5. Может ли компания Wintop Optics порекомендовать линзу для роботизированной системы зрения?Да. Предоставьте свои данные. модель датчика, рабочее расстояние, требуемое поле зрения, цель/применение и механические ограниченияКомпания Wintop Optics может помочь подобрать подходящее решение для линз системы машинного зрения робота. 

В современной промышленной автоматизации от роботов ожидается надежная круглосуточная работа. От складских автономных мобильных роботов и автоматизированных транспортных средств до промышленных инспекционных роботов и автономных уборочных машин — многие роботизированные системы должны продолжать работать в условиях, далеких от идеальных, например, при освещении.Тусклые проходы на складах, плохо освещенные углы заводских помещений, зоны ночного досмотра и изменение освещения внутри и снаружи помещений — все это может влиять на работу камеры.При снижении уровня освещенности камеры роботов могут давать более темные изображения, терять мелкие детали или испытывать трудности с точным определением находящихся поблизости объектов. Эти проблемы могут повлиять на навигацию, обнаружение препятствий и визуальный осмотр.Итак, как же это можно сделать? роботизированные системы машинного зрения Как обеспечить надежное получение изображений в условиях низкой освещенности в промышленных условиях? Ответ зависит от нескольких факторов, включая диафрагму объектива, характеристики датчика изображения, настройки экспозиции и оптическую схему.1. Почему съемка в условиях низкой освещенности представляет собой проблему для промышленных роботов?В отличие от стационарных камер видеонаблюдения, роботизированным камерам часто необходимо получать изображения во время движения робота или его взаимодействия с окружающей средой.В условиях низкой освещенности недостаточное количество света, достигающего датчика изображения, может создавать ряд проблем с получением изображения:Темные и недоэкспонированные изображенияПри недостаточном освещении изображения могут выглядеть слишком темными, что затрудняет для алгоритмов компьютерного зрения различение объектов, краев и особенностей окружающей среды.Повышенный уровень шума изображенияВ системах видеонаблюдения могут увеличиваться электронные коэффициенты усиления для компенсации недостатка света. Однако чрезмерное усиление может усиливать нежелательный шум изображения, снижая четкость изображения и влияя на распознавание объектов.Размытие изображения при движении роботаБолее длительная выдержка позволяет большему количеству света достигать датчика, но она также может вызывать размытие изображения при движении робота или окружающих объектов.Сниженная надежность визуального распознаванияНизкое качество изображения может затруднить роботизированным системам идентификацию препятствий, распознавание объектов и поддержание согласованности визуальной информации во время работы.Для роботов, непрерывно работающих на складах, заводах и в условиях открытого воздуха, эти проблемы делают съемку в условиях низкой освещенности важным фактором при разработке камер и объективов.2. Как объектив с большой диафрагмой улучшает качество съемки в условиях низкой освещенности?Одним из важнейших оптических факторов, влияющих на съемку в условиях низкой освещенности, является диафрагма объектива.Диафрагма определяет, сколько света может пройти через объектив и достичь датчика изображения. Обычно она выражается в виде числа F, например, F1.6, F2.0 или F2.8.Меньшее значение диафрагмы (F-число) обычно указывает на большую апертуру и более высокую светосилу.Например:Диафрагма F1.6: Позволяет пропускать больше света в оптическую систему, что делает ее подходящей для применений с ограниченным освещением.Диафрагма F2.0: Обеспечивает полезный баланс между светоизлучением и глубиной резкости для многих задач роботизированного машинного зрения.Диафрагма F2.8: Пропускает меньше света по сравнению с диафрагмами F1.6 или F2.0, что потенциально может потребовать более длительной выдержки или большего усиления в условиях недостаточного освещения.При одинаковых условиях объектив с диафрагмой F1.6 имеет большую апертуру, чем объектив с диафрагмой F2.0, и теоретически может пропускать примерно на 56% больше света, при условии сопоставимой оптической пропускаемости.Для мобильных роботов этот дополнительный свет может помочь камере добиться достаточной экспозиции при более коротком времени выдержки или меньшем усилении.Это особенно ценно при съемке движущихся объектов или наблюдении за окружающей обстановкой во время движения робота.Однако большая диафрагма не всегда является оптимальным выбором для любого применения. Необходимо также учитывать оптическую резкость, глубину резкости, совместимость с сенсором и фактические условия освещения.3. Почему одной диафрагмы недостаточноХотя большая диафрагма способствует увеличению светопропускания, общая эффективность съемки в условиях низкой освещенности зависит от всей системы камер.Размер датчика изображения и производительность пикселейДатчик изображения преобразует поступающий свет в электрические сигналы. Размер датчика, размер пикселя и светочувствительность — все это влияет на эффективность работы камеры в условиях низкой освещенности.Для получения четких изображений крайне важно правильно подобрать сочетание объектива и датчика изображения.Время экспозиции и частота кадровУвеличение выдержки может повысить яркость изображения, но при этом может привести к размытию из-за движения.Для автономных мобильных роботов (AMR), автоматизированных транспортных средств (AGV) и мобильных инспекционных роботов необходимо оптимизировать параметры экспозиции в соответствии со скоростью движения и требованиями к получению изображений.Усиление и шум изображенияУвеличение коэффициента усиления сенсора может осветлить изображение, но чрезмерное усиление может снизить качество изображения.Правильно подобранные линза и датчик могут помочь системе формирования изображения собрать достаточно света, не слишком полагаясь на электронное усиление.Оптическая передача и качество изображенияКачество объектива определяется не только диафрагмой. На качество конечного изображения также влияют оптическая пропускаемость, покрытие линз, оптические аберрации и резкость изображения.Следовательно, для обеспечения зрения роботов в условиях низкой освещенности необходим скоординированный подход к оптической конструкции и конфигурации камеры.4. В каких областях применения робототехники особенно полезны объективы с большой апертурой?Различные роботизированные приложения предъявляют разные требования к освещению. Оптические системы с большой апертурой могут быть особенно полезны в следующих условиях.Автономные мобильные роботы (AMR) и автоматизированные транспортные средства (AGV) для складовАвтономные мобильные роботы часто перемещаются по складским проходам, зонам хранения и погрузки, где освещение может меняться в течение дня.Объективы с большой диафрагмой могут помочь улучшить качество изображения в условиях слабого освещения, способствуя обнаружению препятствий и восприятию окружающей среды.Роботы для промышленной инспекцииРоботам-инспекторам может потребоваться собирать визуальную информацию внутри помещений с оборудованием, производственных цехов или частично закрытых промышленных зон.Надежный световой поток помогает поддерживать видимость изображения при ограниченном окружающем освещении.Роботы для коммерческой уборкиКоммерческие роботы-уборщики часто работают в больших зданиях, коридорах, на парковках и в других местах с неравномерным освещением.Подходящая линза с большой апертурой может помочь их системам зрения улавливать информацию об окружающей среде в условиях изменяющегося освещения.Роботы для наружной инспекции и обеспечения безопасностиРоботы, предназначенные для работы на открытом воздухе, могут работать рано утром, вечером или ночью.В таких приложениях следует оценивать диафрагму объектива вместе с чувствительностью сенсора, управлением экспозицией и, при необходимости, дополнительным освещением.5. Что следует учитывать производителям при выборе объектива для роботов, работающих в условиях низкой освещенности?Для разработчиков робототехники и производителей модулей камер выбор подходящего объектива для съемки в условиях низкой освещенности требует большего, чем просто сравнение значений диафрагмы.В процессе оптической интеграции следует учитывать несколько факторов:Диафрагма: При необходимости увеличения светопоглощения следует рассмотреть конструкции с диафрагмой F1.6 или F2.0.Совместимость датчиков: Подберите объектив в соответствии с размером и разрешением датчика изображения.Оптическая резкость: Обеспечьте достаточную детализацию изображения по всему требуемому полю зрения.Поле зрения: Выберите подходящий диапазон обзора для задач навигации или осмотра, выполняемых роботом.Глубина резкости: Учитывайте рабочее расстояние и диапазон объектов, которые должны оставаться в фокусе.Механическая интеграция: Проверьте размеры объектива, TTL, интерфейсы крепления и место для установки.В приложениях, связанных с обнаружением препятствий в ближнем поле или объектов на разных расстояниях, глубина резкости заслуживает особого внимания. Очень большая апертура может уменьшить диапазон расстояний, на которых изображение остается достаточно резким.Поэтому крайне важно протестировать всю систему камеры и объектива в реальных условиях эксплуатации.6. Wintop Optics: решения в области оптических линз для роботизированного зренияВ Оптика WintopМы понимаем, что надежное роботизированное зрение начинается с подходящих оптических компонентов.Обладая 20-летним опытом разработки и производства оптических линз, мы предлагаем решения в области линз для различных роботизированных систем, включая автономных мобильных роботов (AMR), автоматизированные транспортные средства (AGV), промышленных инспекционных роботов, роботов для коммерческой уборки и автономных мобильных систем.Наш роботизированные линзовые решения удовлетворять различным оптическим требованиям, в том числе:Конструкции с большой апертурой F1.6 и F2.0 обеспечивают улучшенное поглощение света.Широкоугольные и «рыбий глаз» оптические конструкции для восприятия окружающей среды.Совместимость с системами машинного зрения роботов с возможностью получения изображений высокого разрешения.Контролируемое искажение для различных требований к обработке изображений.Компактные оптические структуры для интеграции камер в условиях ограниченного пространства.Разработка линз по индивидуальному заказу с учетом конкретных требований к применению.Независимо от того, разрабатываете ли вы робота для навигации на складе, систему промышленного контроля или автономную уборочную машину, выбор правильной оптической линзы может помочь повысить стабильность и надежность вашей системы машинного зрения.Ищете объектив с большой диафрагмой для своего проекта по роботизированному машинному зрению?Обратитесь в компанию Wintop Optics, чтобы обсудить ваши потребности в области визуализации и подобрать подходящие оптические линзы для ваших роботизированных систем нового поколения.Часто задаваемые вопросыВ1: Какая диафрагма оптимальна для камер роботов, работающих в условиях низкой освещенности?Объективы с диафрагмой F1.6 и F2.0 являются распространенными вариантами для роботизированных систем машинного зрения, требующих улучшенного светопропускания. Идеальная диафрагма зависит от окружающего освещения, характеристик датчика, рабочего расстояния и требований к глубине резкости.В2: Объектив с диафрагмой F1.6 лучше, чем объектив с диафрагмой F2.0, для съемки в условиях низкой освещенности?В целом, да. Объектив с диафрагмой F1.6 имеет большую диафрагму и теоретически может пропускать примерно на 56% больше света, чем объектив с диафрагмой F2.0 в сопоставимых условиях. Однако общее качество изображения также зависит от оптической пропускаемости, чувствительности сенсора и настроек экспозиции.Вопрос 3: Может ли объектив с большой диафрагмой уменьшить размытие изображения при движении мобильных роботов?Большая диафрагма позволяет большему количеству света достигать сенсора, что потенциально обеспечивает более короткие выдержки. Это может помочь уменьшить размытие изображения при движении роботов или окружающих объектов.Вопрос 4: Почему камеры роботов выдают шумные изображения в темных условиях?При недостаточном освещении системы камер могут увеличивать электронное усиление для осветления изображений. Чрезмерное усиление может усиливать шум изображения, снижая четкость картинки и влияя на распознавание объектов.В5: Предоставляет ли компания Wintop Optics линзы с большой апертурой для роботизированных систем зрения?Да. Компания Wintop Optics разрабатывает и производит оптические линзы для роботизированных систем машинного зрения, включая конструкции с большой апертурой F1.6 и F2.0. Также могут быть обсуждены индивидуальные оптические решения, учитывающие конкретные требования к датчику, полю зрения и механической интеграции.