Yêu cầu kỹ thuật của robot cho máy ảnh

Độ phân giải cao cho các nhiệm vụ đa dạng: Robot thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau, từ chính xác trong sản xuất công nghiệp đến nhận dạng khuôn mặt trong các tình huống dịch vụ, tất cả đều yêu cầu camera có độ phân giải cao. Trong các cuộc kiểm tra công nghiệp, độ phân giải cao máy ảnh có thể chụp rõ ràng các khuyết tật nhỏ trên bề mặt sản phẩm như vết xước nhỏ trên chip điện tử và điểm hàn chưa hoàn thiện, đảm bảo chất lượng sản phẩm; trong các tình huống giám sát an ninh, chúng có thể xác định rõ ràng các thông tin quan trọng như đặc điểm khuôn mặt và số biển số. Nhìn chung, camera robot được sử dụng trong lĩnh vực công nghiệp và an ninh phải có số lượng điểm ảnh trên 5 triệu, với một số ứng dụng cao cấp thậm chí yêu cầu 1 triệu điểm ảnh trở lên, tương ứng với độ phân giải 2592×1944dpi trở lên, để đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt về việc chụp chi tiết.

phân phối và chất lượng hình ảnh: Ngoài số lượng pixel, tính đồng nhất của phân phối pixel trên cảm biến hình ảnh cũng ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh. Các pixel phân phối đồng đều có thể làm mờ cục bộ hoặc mất chi tiết trong hình ảnh, đảm bảo độ rõ nét nhất quán trên toàn bộ hình ảnh. Ví dụ, khi robot hậu cần bắt hàng hóa, nó đảm bảo rằng tất cả các bộ phận của hàng hóa có thể được chụp ảnh rõ ràng mà không có bất kỳ khu vực nào bị mờ do các vấn đề phân phối pixel, điều này có thể ảnh hưởng đến việc nhận dạng thông tin hàng hóa.

Cao cho ánh sáng phức tạp: Môi trường làm việc của robot có điều kiện ánh sáng phức tạp và thay đổi, và các tình huống khác nhau như trong nhà và ngoài trời, ngày và đêm, ánh sáng mạnh và yếu có thể. Camera độ nhạy cao (ISO) có thể thu được đủ ánh sáng trong môi trường thiếu sáng, tạo ra hình ảnh rõ nét và ít nhiễu. Ví dụ, robot an ninh tuần tra ban đêm có thể sử dụng camera độ nhạy cao để làm cho hình ảnh giám sát rõ nét và chụp chính xác hình ảnh của nhân viên và vật thể đáng ngờ. Nhìn chung, giá trị ISO của camera robot nên linh hoạt trong khoảng từ 100 - 6400 để thích ứng với các điều kiện ánh sáng khác nhau.

Dải động rộng để giữ lại chi tiết: Dải động rộng (WDR) cho phép chụp cả chi tiết sáng và tối trong cùng một bức ảnh. Trong các tình huống công nghiệp, có thể có cả các bộ phận kim loại sáng rực và các vùng tối hơn. Máy ảnh có dải động rộng có thể làm cho kết cấu và chi tiết của các bộ phận kim loại hiển thị rõ ràng và các vùng tối sẽ không hoàn toàn tối, làm mất thông tin quan trọng. Ví dụ, khi chụp quy trình kim loại, nó không chỉ có thể hiển thị độ bóng sáng của kim loại chịu nhiệt độ cao mà còn hiển thị đường viền của các công cụ và thiết bị xung quanh.

Nhanh và tự động lấy nét: Khi robot di chuyển, vị trí và khoảng cách của mục tiêu bắn liên tục thay đổi, đòi hỏi máy ảnh phải có chức năng tự động lấy nét nhanh. Nó có thể hoàn thành việc lấy nét trong thời gian ngắn (thường là trong vòng 0,5 giây), khóa mục tiêu nhanh chóng và đảm bảo rằng hình ảnh chụp được rõ nét. Ví dụ, khi robot dịch vụ tương tác với mọi người ở các vị trí, chúng có thể nhanh chóng lấy nét vào khuôn mặt, chụp rõ nét biểu cảm và chuyển động trên khuôn mặt, và đạt được tương tác giữa người và máy tốt hơn.

Lấy nét thủ công cho các tình huống đặc biệt: Mặc dù lấy nét tự động rất tiện lợi trong một số tình huống đặc biệt, chẳng hạn như chụp cận cảnh và khi cần hiệu ứng độ sâu trường ảnh cụ thể, chức năng lấy nét thủ công cho phép người dùng điều khiển chính xác hơn. Ví dụ, khi robot giáo dục chụp các mẫu thử nghiệm cực nhỏ, người vận hành có thể điều chỉnh khoảng cách lấy nét thủ công để làm nổi bật các chi tiết của mẫu và đáp ứng nhu cầu giảng dạy và nghiên cứu khoa học.

Chống rung quang học ổn định hình ảnh: Trong quá trình di chuyển của robot, sẽ xảy ra, và công nghệ chống rung quang học, bằng cách kết hợp một nhóm ống kính di động bên trong ống kính, có thể phát hiện và bù đắp cho các độ lệch hình ảnh do rung động gây ra theo thời gian thực, giúp giảm hiệu quả hình ảnh bị mờ. Khi chụp hàng hóa trong quá trình di chuyển của robot xử lý hậu cần, chống rung quang học có thể đảm bảo độ ổn định của hình ảnh và tránh lỗi trong việc nhận dạng hàng hóa do rung động.

Chống rung điện tử bổ sung và tăng cường: Công nghệ chống rung điện tử phân tích và xử lý dữ liệu thu thập được từ cảm biến hình ảnh và sử dụng thuật toán để hiệu chỉnh độ dịch chuyển hình ảnh do rung lắc. Nó hoạt động kết hợp với chống rung quang học để cải thiện hơn nữa hiệu ứng chống rung của máy ảnh trong điều kiện chuyển động phức tạp. Ví dụ, trong các rô-bốt làm việc trên cánh đồng, đối mặt với rung động mạnh do địa hình gồ ghề gây ra, chống rung quang học và chống rung điện tử hoạt động cùng nhau để đảm bảo độ ổn định của hình ảnh chụp.

Tốc độ khung hình cao đảm bảo video mượt mà: Đối với camera robot quay video, tốc độ khung hình cao là chìa khóa để đảm bảo video mượt mà. Nhìn chung, tốc độ khung hình hơn 30fps (khung hình/giây) là cần thiết để đáp ứng nhu cầu quay hàng ngày; khi quay các cảnh nhanh, chẳng hạn như hoạt động tốc độ cao của robot công nghiệp và quay chuyển động của vận động viên bằng robot phục vụ sự kiện thể thao, tốc độ khung hình phải đạt 60fps thậm chí 120fps để giảm hiệu quả tình trạng mất khung hình và làm cho video mượt mà và tự nhiên hơn.

Chụp liên tục nhanh chóng ghi lại khoảnh khắc: Chức năng chụp liên tục nhanh chóng có thể chụp ảnh trong thời gian ngắn, giúp robot không bỏ lỡ những khoảnh khắc quan trọng. Trong giám sát an ninh, khi phát hiện tình huống bất thường, camera có thể chụp nhanh để ghi lại quá trình phát triển của sự kiện và cung cấp tư liệu hình ảnh phong phú cho các cuộc điều tra sau này.

Trường nhìn phù hợp đáp ứng nhu cầu: các tình huống ứng dụng có các yêu cầu khác nhau đối với trường nhìn của camera. Trong các rô-bốt dịch vụ trong nhà, để cảm nhận đầy đủ môi trường xung quanh, thường cần trường nhìn rộng hơn và ống kính góc siêu rộng 120° - 180° là phù hợp hơn, có thể bao phủ phạm vi rộng hơn và nhanh chóng phát hiện người và vật thể; trong khi trong quá trình kiểm tra công nghiệp, khi quan sát kỹ các mục tiêu cụ thể, có thể cần trường nhìn nhỏ hơn, chẳng hạn như ống kính tiêu cự trung bình đến dài 30° - 60°, để phóng to mục tiêu và làm nổi bật các chi tiết.

Độ méo thấp đảm bảo độ chính xác của hình ảnh: Độ méo của ống kính có thể khiến hình ảnh bị biến dạng, ảnh hưởng đến khả năng phán đoán chính xác của robot về thông tin môi trường. Camera robot nên sử dụng thiết kế ống kính có độ méo thấp, giữ tỷ lệ méo ở mức thấp, thường yêu cầu tỷ lệ méo dưới 1%. Khi robot khảo sát vẽ bản đồ, ống kính có độ méo thấp có thể đảm bảo độ chính xác của dữ liệu đo lường và tránh lỗi gây ra biến dạng hình ảnh.

Truyền dữ liệu tốc độ cao: Hình ảnh và video do camera robot thu được cần được truyền đến hệ thống điều khiển hoặc thiết bị lưu trữ theo thời gian thực, đòi hỏi khả năng truyền dữ liệu tốc độ cao. Thông thường, các công nghệ truyền dữ liệu có dây hoặc không dây như giao diện USB 3. trở lên, Wi-Fi 6, v.v. được sử dụng, với tốc độ truyền đạt mức Mbps trở lên, để đảm bảo truyền hình ảnh và video mượt mà, giảm độ trễ. Khi điều khiển robot từ xa, truyền dữ liệu tốc độ cao có thể đảm bảo rằng người vận hành có được hình ảnh thời gian thực từ hiện trường, đưa ra quyết định chính xác.

Hỗ trợ lưu trữ dung lượng lớn: Để lưu trữ một lượng lớn dữ liệu đã chụp, camera robot cần hỗ trợ các thiết bị lưu trữ dung lượng lớn, chẳng hạn như thẻ SD, ổ đĩa thể rắn, v.v. Dung lượng lưu trữ nên được xác định theo nhu cầu chụp thực tế, nói chung khuyến nghị ít nhất 16GB và đối với các tác vụ chụp dài hạn, độ phân giải cao, bạn có thể chọn thiết bị lưu trữ dung lượng lớn 64GB hoặc thậm chí 128GB để đáp ứng nhu cầu chụp liên tục.

Thích ứng với tải trọng: Khả năng chịu tải của robot có hạn, để tránh ảnh hưởng đến hiệu suất chuyển động và độ bền của robot, camera cần đạt được sự thu nhỏ và thiết kế. Dưới tiền đề đảm bảo hiệu suất, khối lượng và trọng lượng của camera phải được giảm thiểu càng nhiều càng tốt. Nhìn chung, trọng lượng của camera robot cấp tiêu dùng là hàng chục gram đến hàng trăm gram, và camera robot cấp chuyên nghiệp cũng sẽ kiểm soát chặt chẽ trọng lượng để đảm bảo phù hợp với tải trọng tổng thể của robot.

Cấu trúc nhỏ gọn dễ lắp đặt: Thiết kế cấu trúc của camera phải nhỏ gọn và dễ lắp đặt ở các vị trí khác nhau của robot mà không ảnh hưởng đến ngoại hình và chuyển động của robot. Việc lắp đặt phải chắc chắn và đáng tin cậy, và phải ổn định trong quá trình robot chuyển động, tránh bị lỏng hoặc hư hỏng camera do rung hoặc va chạm. Ví dụ, trong robot hình người, camera thường được lắp ở đầu và cấu trúc nhỏ gọn cùng phương pháp lắp đặt chắc chắn đảm bảo cả hiệu ứng hình ảnh và không ảnh hưởng đến khả năng di chuyển của robot.

Chống bụi, chống nước và chống nhiễu: Trong các môi trường phức tạp như công nghiệp, an ninh và ngoài trời, camera robot cần có một số cấp độ chống bụi và chống nước nhất định, ít nhất đạt tiêu chuẩn IP54, để ngăn bụi xâm nhập vào bên trong và ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh, và nó vẫn có thể hoạt động bình thường trong trường hợp nước bắn nhẹ. Đồng thời, nó phải có khả năng chống nhiễu điện từ tốt để tránh nhiễu từ các thiết bị điện tử xung quanh vào hoạt động của camera. Ví dụ, trong một xưởng sản xuất, một số lượng lớn thiết bị cơ khí đang chạy tạo ra nhiễu điện từ và camera cần có thể hoạt động mà không bị ảnh hưởng.

Phạm vi hoạt động nhiệt độ rộng: Robot có thể hoạt động trong các môi trường nhiệt độ khác nhau và phạm vi nhiệt độ hoạt động của camera thường được yêu cầu nằm trong khoảng từ -2℃ đến 50℃. Cho dù là mùa đông lạnh giá ngoài trời hay môi trường trong nhà nóng bức, nó có thể đảm bảo rằng camera hoạt động bình thường mà không bị suy giảm hiệu suất hoặc hỏng do nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp. Trong các robot hậu cần hoạt động trong kho lạnh, camera cần hoạt động bình thường trong môi trường nhiệt độ thấp để đảm bảo độ chính xác của việc nhận dạng và vận hành.