Cómo las cámaras de obturador global pueden mejorar los sistemas de visión robótica.

Cámara con obturador global y ángulo ultra gran angular

En cualquier sistema de visión robótica, el sensor tiende a ser el corazón de la cámara. Generalmente, los dos tipos de sensores son el Dispositivo de Carga Acoplada (CCD) y el Semiconductor Complementario de Óxido Metálico (CMOS). En cuanto a la velocidad, los sensores CMOScámaras de obturador global¡Puede leer hasta 100 veces más rápido que un CCD!

Cada uno de estos sensores viene en dos variantes: obturador rodante u obturador global. Esto plantea preguntas como: "¿Cuál es la diferencia entre los sensores de imagen de obturador rodante y de obturador global en un sistema de visión?" o "¿Cuál de ellos es mejor para los sistemas de visión robótica?".

Antes de sacar conclusiones precipitadas, analicemos primero en detalle las diferencias entre los sensores de imagen de obturador rodante y de obturador global.

Diferencia entre sensor de imagen de obturador rodante y de obturador global

Persiana enrollable:Un sensor de imagen con obturador rodante expone diferentes líneas de la matriz en diferentes momentos, a medida que la onda de "lectura" recorre el sensor.

Global Shutter:Un sensor de imagen con obturador global permite que todos los píxeles acumulen carga durante la exposición, que comienza y termina simultáneamente. Al finalizar el tiempo de exposición, la carga se lee al mismo tiempo.

¿Qué es lo más adecuado para la visión robótica: obturador rotativo o obturador global?

Muchas aplicaciones robóticas de última generación dependen de la tecnología de visión para realizar sus tareas. Por ejemplo, la tecnología de visión ayuda a recoger y colocar diferentes objetos, a manipular varios objetos que llegan al lugar de trabajo en distintas orientaciones o a realizar cambios rápidos al alternar entre objetos.

Por lo tanto, es evidente que el sensor de obturador global es superior, ya que captura las imágenes en un instante. No requiere desplazamiento ni escaneo, como ocurriría al capturar imágenes con un obturador rotatorio. En consecuencia, con el sensor de obturador global, se eliminan el desenfoque, la distorsión y la aberración espacial en las imágenes capturadas.

También es importante destacar que los sensores con obturador global tendrán un formato de imagen mayor, lo que conlleva diseños de circuitos más complejos. Por lo tanto, aumentará el costo total de la cámara. Sin embargo, el obturador global mejora el sistema de visión de los robots al proporcionar una mayor velocidad de fotogramas, resolución, etc.

Factores que influyen en las cámaras de obturador global en la visión robótica.

Analicemos algunos de los factores que influyencámaras de obturador globalpara mejorar los sistemas de visión robótica.

• Mayor velocidad de fotogramas: las cámaras con obturador global capturan imágenes a una alta velocidad de fotogramas, lo que ayuda a minimizar la distorsión entre fotogramas y a reducir el desenfoque por movimiento al capturar objetos en movimiento rápido. Además, pueden extraer fácilmente detalles nítidos de la escena.

• Mayor resolución: las cámaras con obturador global ofrecen un amplio campo de visión (FOV) y píxeles pequeños. Esto les permite mantener una alta resolución en las imágenes.

• Mayor eficiencia: Las cámaras con obturador global capturan información precisa de objetos en movimiento a alta velocidad. Esto permite que las líneas de producción se muevan más rápido y operen con mayor eficiencia.

• Menor consumo de energía: las cámaras con obturador global eliminan los artefactos de movimiento y los problemas de desenfoque. Ofrecen una alta eficiencia cuántica y una excelente sensibilidad en el infrarrojo cercano (NIR), lo que reduce el consumo de energía y prolonga la duración de la batería.

Aplicación de cámaras de obturador global en visión robótica

La implementación de obturadores globales en las cámaras puede llevar tiempo, pero ofrece mayor resolución con velocidades de fotogramas rápidas. Los obturadores globales son ideales para aplicaciones donde un nivel ligeramente mayor de ruido de lectura no afecta la precisión ni la fiabilidad de la imagen, ya que la exposición y la lectura simultáneas no generan distorsión al capturar objetos en movimiento rápido.

La alta velocidad de fotogramas, la resolución y el rendimiento de los sensores de obturador global los hacen ideales para aplicaciones como visión artificial avanzada, aplicaciones aéreas, automatización industrial, robots de almacén, etc. Veamos las principales aplicaciones de las cámaras de obturador global en visión robótica.

• Imágenes aéreas: El uso de un sensor de obturador rodante en drones provoca distorsión en la imagen. Esto sucede porque, durante la captura, la posición del obturador se desplaza a lo largo del tiempo de exposición. Esta distorsión afecta la precisión. En cambio, con el obturador global, todos los píxeles inician y finalizan la exposición simultáneamente, lo que soluciona completamente este problema. De esta forma, el dron tendrá mayor libertad de movimiento y velocidad, a la vez que produce imágenes sin distorsión.

• Visión Artificial de Alta Gama: El uso de soluciones CMOS con obturador global es ideal para aplicaciones de visión artificial de alta gama. Algunas de sus ventajas competitivas incluyen alta resolución, obturador global y alta velocidad de fotogramas. La alta resolución de las cámaras con obturador global permite aumentar el área de inspección total o seleccionar detalles más visibles. En comparación con otros sensores, el obturador global ofrece una mejora de hasta 12 veces en área o detalle.

• Robots de almacén: El sensor de obturador global facilita la lectura precisa de códigos de barras. Permite una detección de objetos sencilla y precisa. Gracias a las mediciones de volumen 3D, pueden capturar rápidamente imágenes precisas de objetos lejanos o en movimiento, con un consumo mínimo de energía y sin desenfoque por movimiento.

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