Come selezionare il campo visivo (FOV) per i sistemi di visione robotica

Come scegliere il campo visivo (FOV) corretto per i sistemi di visione robotica

Un robot può comprendere solo ciò che la sua telecamera può vedere. Ma vedere di più non significa sempre vedere meglio.

Per i robot autonomi, il giusto campo visivo (FOV) è fondamentale per una percezione visiva affidabile. Un FOV ristretto può lasciare ostacoli o oggetti fuori dall'immagine, mentre un FOV eccessivamente ampio può introdurre distorsioni e ridurre i dettagli dell'immagine disponibili per il riconoscimento.

Come si sceglie quindi il campo visivo (FOV) più adatto per un sistema di visione robotico?

La risposta dipende da più fattori oltre al campo visivo indicato nella scheda tecnica dell'obiettivo. Dimensioni del sensore, lunghezza focale, distanza di lavoro, area target, distorsione e applicazione del robot Tutti questi aspetti devono essere considerati congiuntamente.

Che cos'è il campo visivo (FOV) nella visione robotica?

Il campo visivo descrive l'area catturata da una fotocamera attraverso il suo obiettivo. Viene comunemente specificato come Campo visivo orizzontale (HFOV), campo visivo verticale (VFOV) e campo visivo diagonale (DFOV).

In generale, una lunghezza focale più corta produce un campo visivo più ampio, mentre una lunghezza focale più lunga fornisce una visuale più ristretta.

Per visione robotica, l'obiettivo non è semplicemente massimizzare il FOV, ma raggiungere il giusto equilibrio tra Copertura della scena, dettaglio dell'immagine e prestazioni ottiche.

Come cambia il campo visivo nelle diverse applicazioni robotiche

Le diverse attività robotiche richiedono una copertura visiva differente.

Navigazione AMR e AGV

I robot mobili autonomi necessitano di un'ampia consapevolezza dell'ambiente circostante per rilevare ostacoli, persone, scaffali e oggetti intorno a loro.

Obiettivi grandangolari e ultragrandangolari, tipicamente nel intervallo 120°–200°Questi dispositivi offrono un'ampia copertura pur mantenendo una posizione di montaggio compatta. Sono adatti ad applicazioni quali navigazione, rilevamento di ostacoli, automazione di magazzino e percezione da parte di robot mobili.

Tuttavia, un campo visivo più ampio deve essere valutato insieme alla distorsione e alla qualità dell'immagine ai bordi.

Bracci robotici e sistemi di prelievo e posizionamento

Un braccio robotico in genere deve individuare e manipolare oggetti specifici, piuttosto che riprendere un intero ambiente.

Un campo visivo eccessivamente ampio può far sì che il bersaglio occupi un numero inferiore di pixel, riducendo potenzialmente le informazioni visive disponibili per il riconoscimento e il posizionamento.

Per prelievo e posizionamento, assemblaggio e ispezione, un Campo visivo moderato o ampio può fornire un migliore equilibrio tra copertura del bersaglio, risoluzione e precisione di posizionamento.

Robot umanoidi e visione egocentrica

I robot umanoidi e i sistemi di intelligenza artificiale integrati nel corpo introducono un'ulteriore sfida ottica: le telecamere potrebbero dover catturare un'ampia porzione dell'ambiente pur essendo integrate in spazi ristretti come la testa, il polso o la mano.

Obiettivi ultra grandangolari con Campo visivo di 165°, 180° o persino 200° può fornire un'ampia copertura visiva in prima persona per:

· percezione del robot umanoide

· Visione egocentrica

· coordinazione occhio-mano

· Manipolazione robotica

· Raccolta dati di intelligenza artificiale incorporata

· Teleoperazione

In questo caso, l'obiettivo non è semplicemente quello di ottenere il campo visivo più ampio possibile, ma di mantenere una qualità dell'immagine utilizzabile su tutta l'inquadratura.

FOV è più di un numero

Scegliere un obiettivo per la visione robotica basandosi esclusivamente sul campo visivo dichiarato è un errore comune.

Gli ingegneri dovrebbero inoltre valutare:

Distorsione | Risoluzione | Illuminazione relativa | Prestazioni ai bordi | Distanza di lavoro | Compatibilità del sensore

Con l'aumentare del campo visivo, la distorsione diventa generalmente più difficile da gestire. Ciò può influire sulle applicazioni che coinvolgono localizzazione di oggetti, posizionamento, misurazione, SLAM, mappatura e calibrazione di immagini.

Pertanto, l'obiettivo con il campo visivo più ampio non è necessariamente la soluzione migliore.

L'obiettivo giusto è quello che fornisce la copertura richiesta mantenendo al contempo le prestazioni ottiche necessarie per lo specifico compito robotico.

Un processo pratico di selezione del campo visivo

Prima di selezionare un obiettivo per la visione robotica, è necessario definire cinque parametri chiave:

1. Area bersaglio
Quanta parte dell'ambiente o dell'oggetto deve essere visibile?

2. Distanza di lavoro
A che distanza si trova l'obiettivo dal bersaglio?

3. Sensore
Quali saranno le dimensioni del sensore, la risoluzione e la dimensione dei pixel?

4. Applicazione
Navigazione, ispezione, manipolazione, SLAM o raccolta dati?

5. Qualità dell'immagine
Qual è il livello di distorsione e degrado dei bordi che l'applicazione può tollerare?

Una volta definiti questi parametri, è possibile determinare con maggiore precisione la lunghezza focale e il campo visivo appropriati.

Wintop Optics: progettato per la visione robotica.

A Ottica Wintop, sviluppiamo lenti ottiche per applicazioni di visione robotica esigenti, tra cui Soluzioni M12 grandangolari, ultragrandangolari, fisheye e compatte.

La nostra gamma di lenti per la visione robotica supporta:

· Navigazione AMR e AGV

· percezione del robot umanoide

· Bracci robotici e sistema di visione "occhio nella mano".

· Rilevamento degli ostacoli

· SLAM e mappatura

· Raccolta dati di intelligenza artificiale incorporata

· Ispezione industriale

Dagli obiettivi compatti M12 alle soluzioni ultragrandangolari raggiungere Campo visivo di 200°Wintop si concentra sull'equilibrio campo visivo, qualità dell'immagine, controllo della distorsione e integrazione meccanica.

Il campo visivo corretto inizia con l'applicazione giusta

Un campo visivo più ampio non significa automaticamente una visione migliore.

L'obiettivo è fornire al robot informazioni visive sufficienti, preservando al contempo la qualità dell'immagine necessaria per una percezione e un processo decisionale affidabili.

Sia che tu stia sviluppando un AMR, AGV, robot umanoide, braccio robotico o piattaforma di intelligenza artificiale incarnata, la lente giusta inizia con l'applicazione.

Condividi con Wintop Optics le dimensioni del tuo sensore, la distanza di lavoro, l'area target e il campo visivo richiesto.

Il nostro team di ottici può aiutarvi a individuare la soluzione di lenti più adatta al vostro sistema di visione robotica.

Robot diversi. Campi visivi diversi. Un unico obiettivo: una visione migliore.

FAQ:

1. Qual è il campo visivo (FOV) migliore per la visione robotica?

Non esiste un campo visivo universale. Campi visivi ampi e ultra-ampi intorno 120°–200° può essere adatto alla navigazione e alla percezione, mentre campi visivi più ristretti possono essere migliori per l'ispezione dettagliata e la manipolazione.

2. Un campo visivo più ampio è sempre migliore?

No. Un campo visivo più ampio offre una maggiore copertura, ma può aumentare la distorsione e ridurre le dimensioni apparenti dei bersagli. Il campo visivo deve essere bilanciato con la risoluzione, la distanza di lavoro e i requisiti dell'applicazione.

3. Grandangolare o fisheye: quale è migliore per i robot?

Gli obiettivi grandangolari generalmente offrono un'ampia copertura con una distorsione più controllata, mentre obiettivi fisheye Offrono una copertura estremamente ampia e sono utili per applicazioni quali la percezione panoramica, la navigazione e la cartografia.

4. Come scelgo un obiettivo M12 per la visione robotica?

Considerare dimensioni del sensore, campo visivo, lunghezza focale, distanza di lavoro, distorsione, risoluzione, apertura e dimensioni meccaniche per garantire che la lente sia compatibile con l'intero sistema visivo.

5. Wintop Optics può consigliare una lente per la visione robotica?

Sì. Fornisci il tuo modello del sensore, distanza di lavoro, campo visivo richiesto, target/applicazione e vincoli meccaniciWintop Optics può aiutarvi a identificare una soluzione di lenti per la visione robotica adatta.