카메라용 로봇의 기술적 요구 사항

다양한 작업을 위한 고해상도: 로봇은 산업 제조의 정밀 작업부터 서비스 시나리오의 얼굴 인식에 이르기까지 광범위한 작업을 수행하며, 이 모든 작업에는 고해상도 카메라가 필요합니다. 산업 검사에서는 고해상도 카메라 전자 칩의 작은 긁힘이나 불완전한 납땜 지점과 같은 제품 표면의 미세한 결함을 명확하게 포착하여 제품 품질을 보장할 수 있습니다. 보안 모니터링 시나리오에서는 얼굴 특징과 번호판과 같은 주요 정보를 명확하게 식별할 수 있습니다. 일반적으로 산업 및 보안 분야에서 사용되는 로봇 카메라는 500만 이상의 픽셀 수를 가져야 하며, 일부 하이엔드 애플리케이션은 세부 정보를 포착하기 위한 엄격한 요구 사항을 충족하기 위해 2592×1944dpi 이상의 해상도에 해당하는 100만 픽셀 이상이 필요합니다.

분포 및 이미지 품질: 픽셀 수 외에도 이미지 센서의 픽셀 분포 균일성도 이미지 품질에 영향을 미칩니다. 균일하게 분포된 픽셀은 이미지에서 국소적 흐림이나 세부 정보 손실을 일으킬 수 있어 전체 그림에서 일관된 선명도를 보장합니다. 예를 들어, 물류 로봇이 상품을 캡처할 때 픽셀 분포 문제로 인해 흐릿한 영역이 없이 모든 부분을 명확하게 이미지화할 수 있으며, 이는 상품 정보 인식에 영향을 미칠 수 있습니다.

복잡한 조명에 대한 높은 수준: 로봇 작업 환경은 복잡하고 변화하는 조명 조건을 가지고 있으며, 실내와 실외, 낮과 밤, 강한 빛과 약한 빛과 같은 다양한 시나리오가 있을 수 있습니다. 고감도(ISO) 카메라는 저조도 환경에서 충분한 빛을 포착하여 선명하고 노이즈가 적은 이미지를 생성할 수 있습니다. 예를 들어, 야간 순찰하는 보안 로봇은 고감도 카메라를 사용하여 감시 사진을 선명하게 만들고 의심스러운 사람과 물체의 이미지를 정확하게 포착할 수 있습니다. 일반적으로 로봇 카메라의 ISO 값은 다양한 조명 조건에 적응하기 위해 100~6400 사이에서 유연하게 조정해야 합니다.

세부 사항을 유지하기 위한 넓은 다이내믹 레인지: 넓은 다이내믹 레인지(WDR)를 사용하면 동일한 사진에서 밝고 어두운 세부 사항을 모두 캡처할 수 있습니다. 산업 시나리오에서는 밝게 빛나는 금속 부분과 어두운 그림자 영역이 모두 있을 수 있습니다. 넓은 다이내믹을 갖춘 카메라는 금속 부분의 질감과 세부 사항을 명확하게 볼 수 있으며 그림자 영역은 완전히 어둡지 않아 핵심 정보가 손실되지 않습니다. 예를 들어, 금속 공정을 촬영할 때 고온 금속의 밝은 광택을 표현할 뿐만 아니라 주변 도구와 장비의 윤곽도 보여줄 수 있습니다.

빠르고 자동 초점: 로봇이 움직이면서 촬영 대상의 위치와 거리가 끊임없이 변하기 때문에 카메라에 빠른 자동 초점 기능이 필요합니다. 짧은 시간(일반적으로 0.5초 이내)에 초점을 맞추고, 대상을 빠르게 잠그고, 촬영된 이미지가 선명하도록 할 수 있습니다. 예를 들어, 서비스 로봇이 위치에 있는 사람과 상호 작용할 때 얼굴에 빠르게 초점을 맞추고, 얼굴 표정과 움직임을 선명하게 포착하고, 더 나은 인간-기계 상호 작용을 달성할 수 있습니다.

특수 시나리오를 위한 수동 초점: 자동 초점은 매크로 촬영 및 특정 피사계 심도 효과가 필요한 경우와 같이 일부 특수 시나리오에서 편리하지만, 수동 초점 기능을 사용하면 사용자가 더 정확하게 제어할 수 있습니다. 예를 들어 교육용 로봇이 미세한 실험 샘플을 캡처할 때 작업자는 초점 거리를 수동으로 조정하여 샘플의 세부 사항을 강조하고 교육 및 과학 연구의 요구를 충족할 수 있습니다.

광학적 안티 셰이크는 이미지를 안정화합니다. 로봇이 움직이는 동안 발생할 것이고, 광학적 안티 셰이크 기술은 렌즈 내부에 가동 렌즈 그룹을 통합하여 진동으로 인한 이미지 오프셋을 실시간으로 감지하고 보상하여 흐릿한 이미지를 효과적으로 줄일 수 있습니다. 물류 처리 로봇이 움직이는 동안 상품을 촬영할 때 광학적 안티 셰이크는 이미지 안정성을 보장하고 진동으로 인한 상품 인식 오류를 피할 수 있습니다.

전자식 안티 셰이크는 다음을 보완하고 강화합니다. 전자식 안티 셰이크 기술은 이미지 센서에서 수집한 데이터를 분석하고 처리하며 알고리즘을 사용하여 흔들림으로 인한 이미지 변위를 보정합니다. 광학식 안티 셰이크와 함께 작동하여 복잡한 동작 조건에서 카메라의 안티 셰이크 효과를 더욱 개선합니다. 예를 들어, 험준한 지형으로 인한 심한 진동에 직면한 현장에서 작업하는 로봇의 경우 광학식 안티 셰이크와 전자식 안티 셰이크가 함께 작동하여 촬영 이미지의 안정성을 보장합니다.

높은 프레임 속도는 매끄러운 비디오를 보장합니다. 비디오를 촬영하는 로봇 카메라의 경우 높은 프레임 속도는 비디오의 매끄러움을 보장하는 데 중요합니다. 일반적으로 일상적인 촬영의 요구를 충족하려면 30fps(프레임/초) 이상의 프레임 속도가 필요합니다. 산업용 로봇의 고속 작동 및 스포츠 이벤트 서비스 로봇의 선수 동작 촬영과 같이 빠른 장면을 캡처할 때는 프레임 속도가 60fps, 심지어 120fps에 도달해야 프레임 드롭을 효과적으로 줄이고 비디오를 더 매끄럽고 자연스럽게 만들 수 있습니다.

빠른 연속 촬영으로 순간을 포착: 빠른 연속 촬영 기능은 짧은 시간 내에 사진을 촬영할 수 있어 로봇이 중요한 순간을 놓치지 않도록 합니다. 보안 모니터링에서 비정상적인 상황이 감지되면 카메라가 빠르게 촬영하여 이벤트의 진행 과정을 녹화하고 후속 조사를 위한 풍부한 이미지 자료를 제공할 수 있습니다.

적절한 시야는 요구 사항을 충족합니다. 적용 시나리오에는 카메라 시야에 대한 요구 사항이 다릅니다. 실내 서비스 로봇의 경우 주변 환경을 완전히 감지하기 위해 일반적으로 더 큰 시야가 필요하며 120°-180°의 초광각 렌즈가 더 적합하여 더 넓은 범위를 커버하고 사람과 물체를 신속하게 감지할 수 있습니다. 반면 산업 검사에서 특정 대상을 정밀하게 관찰할 때는 30°-60°의 중간에서 긴 초점 거리 렌즈와 같이 더 작은 시야가 필요할 수 있으며 대상을 확대하고 세부 사항을 강조합니다.

낮은 왜곡은 이미지 정확성을 보장합니다. 렌즈 왜곡은 이미지가 변형되어 로봇이 환경 정보를 정확하게 판단하는 데 영향을 미칠 수 있습니다. 로봇 카메라는 낮은 왜곡 렌즈 설계를 사용하여 왜곡률을 낮은 수준으로 유지해야 하며 일반적으로 1% 미만의 왜곡률이 필요합니다. 측량 로봇이 지도를 그릴 때 낮은 왜곡 렌즈는 측정 데이터의 정확성을 보장하고 이미지 변형으로 인한 오류를 피할 수 있습니다.

고속 데이터 전송: 로봇 카메라로 촬영한 이미지와 비디오는 실시간으로 제어 시스템이나 저장 장치로 전송해야 하며, 이를 위해서는 고속 데이터 전송 기능이 필요합니다. 일반적으로 USB 3. 이상 인터페이스, Wi-Fi 6 등과 같은 유선 또는 무선 전송 기술을 사용하여 전송 속도가 Mbps 수준 이상에 도달하여 이미지와 비디오의 원활한 전송을 보장하고 지연 시간을 줄입니다. 로봇을 원격으로 제어할 때 고속 데이터 전송을 통해 작업자가 현장에서 실시간 이미지를 얻어 정확한 결정을 내릴 수 있습니다.

대용량 저장 지원: 대량의 촬영 데이터를 저장하기 위해 로봇 카메라는 SD 카드, 솔리드 스테이트 드라이브 등과 같은 대용량 저장 장치를 지원해야 합니다. 저장 용량은 실제 촬영 요구 사항에 따라 결정해야 하며 일반적으로 최소 16GB가 권장되며 장기간 고해상도 촬영 작업의 경우 64GB 또는 128GB의 대용량 저장 장치를 선택하여 연속 촬영 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

부하에 적응: 로봇의 하중 지지 용량은 제한되어 있으며, 로봇의 동작 성능과 내구성에 영향을 미치지 않기 위해 카메라는 소형화와 디자인을 달성해야 합니다. 성능을 보장한다는 전제 하에 카메라의 부피와 무게는 최대한 줄여야 합니다. 일반적으로 소비자 등급 로봇 카메라의 무게는 수십 그램에서 수백 그램이며, 전문가 등급 로봇 카메라도 무게를 엄격하게 제어하여 로봇의 전체 부하와 일치하도록 합니다.

컴팩트한 구조, 쉬운 설치: 카메라의 구조적 설계는 로봇의 모양과 동작에 영향을 미치지 않으면서 로봇의 다양한 위치에 컴팩트하고 쉽게 설치할 수 있어야 합니다. 설치는 견고하고 신뢰할 수 있어야 하며 로봇의 동작 중에도 안정적으로 유지되어야 하며 진동이나 충돌로 인한 카메라의 느슨함이나 손상을 방지해야 합니다. 예를 들어 휴머노이드 로봇의 경우 카메라는 일반적으로 머리에 설치되며 컴팩트한 구조와 견고한 설치 방법은 시각적 효과를 보장하고 로봇의 이동성에 영향을 미치지 않습니다.

방진, 방수 및 간섭 방지: 산업, 보안 및 실외와 같은 복잡한 환경에서 로봇 카메라는 적어도 IP54 표준에 도달하는 일정한 방진 및 방수 등급을 가져야 먼지가 내부로 들어와 영상 품질에 영향을 미치지 않도록 해야 하며, 약간의 물이 튀는 경우에도 정상적으로 작동할 수 있습니다. 동시에 카메라 작업에 대한 주변 전자 장치의 간섭을 피하기 위해 우수한 전자기 간섭 방지 기능이 있어야 합니다. 예를 들어, 공장 작업장에서 많은 수의 기계 장비가 작동하면 전자기 간섭이 발생하고 카메라는 영향을 받지 않고 작동할 수 있어야 합니다.

넓은 온도 작동 범위: 로봇은 다양한 온도 환경에서 작동할 수 있으며, 카메라의 작동 온도 범위는 일반적으로 -2℃~50℃ 사이여야 합니다. 추운 겨울 실외이든 더운 실내 환경이든, 카메라가 성능 저하나 너무 높거나 낮은 온도로 인해 정상적으로 작동하도록 보장할 수 있습니다. 냉장 보관소에서 작동하는 물류 로봇의 경우, 카메라는 인식 및 작동의 정확성을 보장하기 위해 저온 환경에서 정상적으로 작동해야 합니다.