Requisitos técnicos de los robots para cámaras

Alta resolución para tareas versátiles: los robots realizan una amplia gama de tareas, desde tareas precisas en la fabricación industrial hasta reconocimiento facial en escenarios de servicio, todas las cuales requieren cámaras de alta resolución. En las inspecciones industriales, las cámaras de alta resolución cámaras Pueden capturar claramente defectos minúsculos en las superficies de los productos, como pequeños rayones en chips electrónicos y puntos de soldadura incompletos, lo que garantiza la calidad del producto; en escenarios de monitoreo de seguridad, pueden identificar claramente información clave como rasgos faciales y números de matrícula. Generalmente, las cámaras robóticas utilizadas en los campos industriales y de seguridad deben tener un recuento de píxeles de más de 5 millones, y algunas aplicaciones de alta gama incluso requieren 1 millón de píxeles o más, lo que corresponde a una resolución de 2592 × 1944 ppp o superior, para cumplir con los estrictos requisitos de captura de detalles.

Distribución y calidad de la imagen: además de la cantidad de píxeles, la uniformidad de la distribución de píxeles en el sensor de imagen también afecta la calidad de la imagen. Los píxeles distribuidos de manera uniforme pueden evitar la borrosidad local o la pérdida de detalles en las imágenes, lo que garantiza una claridad uniforme en toda la imagen. Por ejemplo, cuando los robots logísticos capturan mercancías, garantizan que se puedan captar imágenes claras de todas las partes sin que ninguna zona quede borrosa debido a problemas de distribución de píxeles, lo que podría afectar al reconocimiento de la información de las mercancías.

Alta sensibilidad para iluminación compleja: los entornos de trabajo de los robots tienen condiciones de iluminación complejas y cambiantes, y pueden existir diferentes escenarios, como interiores y exteriores, día y noche, luz fuerte y débil. Las cámaras de alta sensibilidad (ISO) pueden capturar suficiente luz en entornos con poca luz, lo que produce imágenes claras y con poco ruido. Por ejemplo, los robots de seguridad que patrullan de noche pueden usar cámaras de alta sensibilidad para hacer que la imagen de vigilancia sea clara y capturar con precisión las imágenes de personal y objetos sospechosos. En general, el valor ISO de las cámaras de los robots debe ser flexible entre 100 y 6400 para adaptarse a diferentes condiciones de iluminación.

Amplio rango dinámico para retener detalles: el amplio rango dinámico (WDR) permite capturar detalles brillantes y oscuros en la misma imagen. En escenarios industriales, puede haber partes metálicas muy iluminadas y áreas de sombras más oscuras. Las cámaras con amplio rango dinámico pueden hacer que la textura y los detalles de las partes metálicas sean claramente visibles, y las áreas de sombra no estarán completamente oscuras, perdiendo información clave. Por ejemplo, al fotografiar el proceso del metal, no solo puede presentar el brillo brillante del metal a alta temperatura, sino que también muestra los contornos de las herramientas y el equipo circundantes.

Enfoque rápido y automático: a medida que los robots se mueven, la posición y la distancia del objetivo de disparo cambian constantemente, lo que requiere que las cámaras tengan funciones de enfoque automático rápido. Puede completar el enfoque en poco tiempo (generalmente en 0,5 segundos), bloquear rápidamente el objetivo y garantizar que las imágenes capturadas sean nítidas. Por ejemplo, cuando los robots de servicio interactúan con personas en posiciones, pueden enfocar rápidamente los rostros, capturar expresiones y movimientos faciales claros y lograr una mejor interacción hombre-máquina.

Enfoque manual para situaciones especiales: aunque el enfoque automático es conveniente en algunas situaciones especiales, como la fotografía macro y cuando se necesita un efecto de profundidad de campo específico, la función de enfoque manual permite a los usuarios controlar con mayor precisión. Por ejemplo, cuando los robots educativos capturan muestras experimentales microscópicas, los operadores pueden ajustar manualmente la distancia de enfoque para resaltar los detalles de la muestra y satisfacer las necesidades de la enseñanza y la investigación científica.

La tecnología antivibración óptica estabiliza la imagen: durante el movimiento del robot, se producirán vibraciones y la tecnología antivibración óptica, al incorporar un grupo de lentes móviles dentro de la lente, puede detectar y compensar las desviaciones de la imagen causadas por vibraciones en tiempo real, lo que reduce eficazmente las imágenes borrosas. Al fotografiar mercancías durante el movimiento del robot de manipulación logística, la tecnología antivibración óptica puede garantizar la estabilidad de la imagen y evitar errores en el reconocimiento de mercancías debido a vibraciones.

El sistema antivibración electrónico complementa y fortalece: la tecnología antivibración electrónica analiza y procesa los datos recopilados por el sensor de imagen y utiliza algoritmos para corregir el desplazamiento de la imagen causado por la vibración. Funciona en conjunto con el sistema antivibración óptico para mejorar aún más el efecto antivibración de la cámara en condiciones de movimiento complejas. Por ejemplo, en los robots que trabajan en el campo, frente a las fuertes vibraciones que provoca el terreno accidentado, el sistema antivibración óptico y el sistema antivibración electrónico trabajan juntos para garantizar la estabilidad de la imagen tomada.

Una alta velocidad de cuadros garantiza un vídeo fluido: en el caso de las cámaras robóticas que graban vídeos, una alta velocidad de cuadros es fundamental para garantizar la fluidez del vídeo. Por lo general, se requiere una velocidad de cuadros superior a 30 fps (cuadros por segundo) para satisfacer las necesidades de las grabaciones diarias; al capturar escenas rápidas, como el funcionamiento a alta velocidad de los robots industriales y la grabación de los movimientos de los atletas por parte de robots de servicio de eventos deportivos, la velocidad de cuadros debe alcanzar los 60 fps o incluso los 120 fps para reducir eficazmente las caídas de cuadros y hacer que el vídeo sea más fluido y natural.

El disparo continuo rápido captura momentos: la función de disparo continuo rápido puede tomar fotografías en un corto período de tiempo, lo que permite que el robot no se pierda momentos importantes. En el monitoreo de seguridad, cuando se detecta una situación anormal, la cámara puede tomar fotografías rápidamente para registrar el proceso de desarrollo del evento y proporcionar material de imagen enriquecido para investigaciones posteriores.

El campo de visión adecuado satisface las necesidades: los escenarios de aplicación tienen diferentes requisitos para el campo de visión de la cámara. En los robots de servicio en interiores, para detectar completamente el entorno circundante, generalmente se necesita un campo de visión más grande, y es más apropiado un lente súper gran angular de 120° - 180°, que puede cubrir un rango más amplio y detectar rápidamente al personal y los objetos; mientras que en la inspección industrial, al realizar observaciones precisas de objetivos específicos, puede ser necesario un campo de visión más pequeño, como un lente de distancia focal media a larga de 30° - 60°, para ampliar el objetivo y resaltar los detalles.

La baja distorsión garantiza la precisión de la imagen: la distorsión de la lente puede provocar que las imágenes se deformen, lo que afecta la precisión del juicio del robot sobre la información del entorno. Las cámaras del robot deben utilizar diseños de lentes de baja distorsión, manteniendo la tasa de distorsión a un nivel bajo, generalmente requiriendo una tasa de distorsión de menos del 1%. Cuando el robot topográfico dibuja un mapa, una lente de baja distorsión puede garantizar la precisión de los datos de medición y evitar errores causados por la deformación de la imagen.

Transmisión de datos a alta velocidad: las imágenes y los vídeos capturados por la cámara del robot deben transmitirse al sistema de control o al dispositivo de almacenamiento en tiempo real, lo que requiere una capacidad de transmisión de datos a alta velocidad. Por lo general, se utilizan tecnologías de transmisión cableadas o inalámbricas, como interfaces USB 3.0 y superiores, Wi-Fi 6, etc., con velocidades de transmisión que alcanzan el nivel de Mbps y superiores, para garantizar la transmisión fluida de imágenes y vídeos y reducir la latencia. Al controlar el robot de forma remota, la transmisión de datos a alta velocidad puede garantizar que los operadores obtengan imágenes en tiempo real de la escena y tomen decisiones precisas.

Soporte de almacenamiento de gran capacidad: para almacenar una gran cantidad de datos capturados, la cámara del robot debe admitir dispositivos de almacenamiento de gran capacidad, como tarjetas SD, unidades de estado sólido, etc. El almacenamiento debe determinarse de acuerdo con las necesidades de disparo reales, generalmente se recomiendan al menos 16 GB, y para tareas de disparo de alta resolución a largo plazo, puede elegir 64 GB o incluso 128 GB de dispositivos de almacenamiento de gran capacidad para satisfacer las necesidades de disparo continuo.

Adaptarse a la carga: la capacidad de carga del robot es limitada y, para evitar afectar el rendimiento y la resistencia del movimiento del robot, la cámara debe lograr una miniaturización y un diseño. Bajo la premisa de garantizar el rendimiento, el volumen y el peso de la cámara deben reducirse tanto como sea posible. Por lo general, el peso de las cámaras robóticas de nivel de consumidor es de decenas a cientos de gramos, y las cámaras robóticas de nivel profesional también controlarán estrictamente el peso para garantizar que coincida con la carga general del robot.

Estructura compacta de fácil instalación: El diseño estructural de la cámara debe ser compacto y fácil de instalar en diferentes posiciones del robot sin afectar la apariencia y el movimiento del mismo. La instalación debe ser sólida y confiable, y debe permanecer estable durante el movimiento del robot, evitando que la cámara se afloje o se dañe debido a vibraciones o colisiones. Por ejemplo, en los robots humanoides, las cámaras generalmente se instalan en la cabeza, y su estructura compacta y su método de instalación sólido garantizan tanto los efectos visuales como la movilidad del robot.

A prueba de polvo, agua y antiinterferencias: en entornos complejos como la industria, la seguridad y el exterior, la cámara robótica debe tener un cierto grado de resistencia al polvo y al agua, al menos alcanzando el estándar IP54, para evitar que el polvo ingrese al interior y afecte la calidad de la imagen, y aún puede funcionar normalmente en el caso de una ligera salpicadura de agua. Al mismo tiempo, debe tener una buena capacidad antiinterferencias electromagnéticas para evitar la interferencia de los dispositivos electrónicos circundantes en el trabajo de la cámara. Por ejemplo, en un taller de fábrica, una gran cantidad de equipos mecánicos en funcionamiento producen interferencias electromagnéticas, y la cámara debe poder funcionar sin verse afectada.

Amplio rango de temperatura de trabajo: el robot puede trabajar en diferentes entornos de temperatura y, por lo general, se requiere que el rango de temperatura de trabajo de la cámara esté entre -2 ℃ y 50 ℃. Ya sea en el frío invierno al aire libre o en el ambiente cálido interior, puede garantizar que la cámara funcione normalmente sin degradación del rendimiento o fallas por temperaturas demasiado altas o demasiado bajas. En los robots logísticos que trabajan en cámaras frigoríficas, la cámara debe funcionar normalmente en un entorno de baja temperatura para garantizar la precisión del reconocimiento y el funcionamiento.