Poiché i droni sono sempre più utilizzati nelle ispezioni industriali, nella logistica, nella mappatura e nella navigazione autonoma, sistemi di evitamento degli ostacoli sono diventati una parte fondamentale della progettazione dei droni. Tra i numerosi componenti coinvolti, il obiettivo della fotocamera gioca un ruolo fondamentale nel determinare l'affidabilità con cui un drone riesce a percepire l'ambiente circostante.

Questo articolo si concentra sul ruolo di obiettivi ultra grandangolari nei sistemi di evitamento degli ostacoli dei droni e spiega come la progettazione ottica influenza le prestazioni di rilevamento in scenari di volo reali.

Il ruolo della vista nell'evitamento degli ostacoli con i droni

La maggior parte dei sistemi di evitamento degli ostacoli basati sulla visione si basa su telecamere per rilevare oggetti vicini, stimare la distanza e supportare la pianificazione del percorso. A differenza delle immagini aeree o della fotografia, l'evitamento degli ostacoli si concentra su percezione a corto raggio, richiedendo alla telecamera di catturare la maggior parte possibile dell'ambiente circostante.

Per questo motivo, le telecamere anti-ostacolo in genere utilizzano obiettivi ultra grandangolari, che offrono un campo visivo più ampio rispetto alle lenti standard. Un campo visivo più ampio aiuta a ridurre gli angoli ciechi e consente al sistema di rilevare gli ostacoli in anticipo, soprattutto durante i voli a bassa quota o in ambienti chiusi.

Perché il campo visivo ultra-ampio è importante

UN lente di evitamento degli ostacoli Deve bilanciare copertura e precisione. Gli obiettivi con un campo visivo ultra-ampio possono catturare una scena più ampia in un singolo fotogramma, il che li rende adatti per rilevare strutture vicine come muri, alberi, cavi o bordi di edifici.

Tuttavia, le ottiche grandangolari estreme introducono anche sfide come la distorsione e il degrado dei bordi dell'immagine. Per la navigazione con i droni, distorsione controllata e prestazioni stabili dei bordi sono essenziali, poiché una geometria imprecisa può influenzare il giudizio spaziale e la localizzazione degli ostacoli.

Considerazioni sulla progettazione ottica per lenti anti-ostacolo

Quando si seleziona una lente per evitare gli ostacoli con i droni, gli ingegneri solitamente prendono in considerazione diversi parametri ottici:

• Campo visivo (FOV): Un ampio campo visivo orizzontale e diagonale migliora la consapevolezza ambientale.

• Controllo della distorsione: Una distorsione inferiore consente una stima più accurata della distanza e del posizionamento degli oggetti.

• Struttura compatta: La leggerezza e la lunghezza totale del cingolo (TTL) ridotta contribuiscono a ridurre il peso del carico utile.

• Stabilità dell'immagine: La qualità uniforme dell'immagine in tutto il fotogramma supporta algoritmi di visione affidabili.

• Protezione ambientale: I droni da esterno spesso richiedono obiettivi resistenti alla polvere e all'umidità.

Lenti come la YT-6047P-C1, progettati con ottiche ultragrandangolari e struttura meccanica compatta, mirano a soddisfare questi requisiti per i sistemi di visione a corto raggio dei droni.

Compatibilità dei sensori e integrazione del sistema

Le lenti per l'elusione degli ostacoli sono in genere abbinate a sensori di immagini CMOS utilizzati nei sistemi di visione automobilistica o industriale. Sensori come SC120AT, comunemente applicati nelle applicazioni di visione dei veicoli, offrono un output di immagini stabile e affidabile, rendendoli adatti anche per alcuni sistemi di visione UAV.

Sebbene questi sensori non siano progettati esclusivamente per i droni, le loro caratteristiche prestazionali consentono di integrarli in piattaforme UAV industriali o autonome, soprattutto quando la robustezza e la coerenza dei risultati sono prioritarie.

Scenari applicativi

Gli obiettivi ultragrandangolari per evitare gli ostacoli sono comunemente utilizzati in:

• Telecamere di rilevamento ostacoli in avanti o verso il basso

• Volo autonomo indoor o a bassa quota

• Droni industriali che operano in ambienti strutturati

• Assistenza alla navigazione per UAV autonomi o semi-autonomi

In questi scenari, l'obiettivo non mira a produrre immagini cinematografiche, ma piuttosto a fornire input visivo prevedibile e affidabile per algoritmi di percezione.