Fotocamera con otturatore globale e obiettivo ultra grandangolare
In qualsiasi sistema di visione robotica, il sensore tende ad essere il cuore della telecamera. Generalmente, i due tipi di sensori sono Charged Coupled Device (CCD) e Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS). Per quanto riguarda la velocità, i sensori CMOS-enabledfotocamere con otturatore globalePuò leggere i dati fino a 100 volte più velocemente di un CCD!
Ciascuno di questi sensori è disponibile in due varianti: rolling shutter o global shutter. Questo solleva domande come "Qual è la differenza tra sensori di immagine rolling shutter e global shutter nei sistemi di visione?" oppure "Quale dei due è più adatto ai sistemi di visione robotica?".
Prima di trarre conclusioni affrettate, analizziamo nel dettaglio le differenze tra sensore di immagine rolling shutter e sensore di immagine global shutter.
Differenza tra sensore di immagine a otturatore scorrevole e a otturatore globale
Serranda avvolgibile:Un sensore di immagine con otturatore a scorrimento espone diverse linee dell'array in momenti diversi, man mano che l'onda di "lettura" attraversa il sensore.
Otturatore globale:Un sensore di immagine con otturatore globale consente a tutti i pixel di accumulare una carica durante l'esposizione, che inizia e termina contemporaneamente. Al termine del tempo di esposizione, la carica viene letta simultaneamente.
La soluzione migliore per la visione robotica: otturatore a rullo o otturatore globale?
Molte applicazioni robotiche di nuova generazione dipendono dalla tecnologia di visione per svolgere i loro compiti. Ad esempio, la tecnologia di visione aiuta a prelevare e posizionare oggetti diversi, a gestire più oggetti che arrivano sul luogo di lavoro con orientamenti diversi o a effettuare rapidi cambi di formato quando si passa da un oggetto all'altro.
Pertanto, è evidente che il sensore con otturatore globale è migliore poiché cattura le immagini in un singolo istante. Non è necessario alcun processo di rolling shutter o scansione, come avverrebbe con l'otturatore rolling shutter. Di conseguenza, con il sensore con otturatore globale, non vi è spazio per sfocature, distorsioni e artefatti spaziali nelle immagini catturate.
È inoltre importante notare che i sensori con otturatore globale avranno un formato immagine più grande, il che comporterà una progettazione dei circuiti più complessa. Di conseguenza, i costi complessivi della telecamera aumenteranno. Tuttavia, l'otturatore globale migliora il sistema di visione dei robot fornendo una frequenza di fotogrammi e una risoluzione superiori, ecc.
Fattori che influenzano le telecamere con otturatore globale nella visione robotica
Analizziamo alcuni dei fattori che influenzanofotocamere con otturatore globaleper potenziare i sistemi di visione robotica.
• Frequenza dei fotogrammi più elevata: le fotocamere con otturatore globale catturano immagini ad un'elevata frequenza di fotogrammi, il che contribuisce a ridurre al minimo la distorsione tra i fotogrammi e a limitare la sfocatura da movimento durante la ripresa di oggetti in rapido movimento. Inoltre, sono in grado di estrarre facilmente dettagli nitidi dalla scena.
• Risoluzione più elevata – Le fotocamere con otturatore globale offrono un ampio campo visivo (FOV) e pixel di piccole dimensioni. Ciò contribuisce a mantenere immagini ad alta risoluzione.
• Maggiore efficienza: le telecamere con otturatore globale catturano informazioni precise di oggetti in movimento ad alta velocità. Ciò consente alle linee di produzione di procedere più rapidamente e di operare con maggiore efficienza.
• Consumo energetico ridotto: le fotocamere con otturatore globale eliminano gli artefatti di movimento e i problemi di sfocatura. Offrono un'elevata efficienza quantica e un'eccellente sensibilità al vicino infrarosso (NIR), che riduce il consumo energetico e prolunga la durata della batteria.
Applicazione delle telecamere a otturatore globale nella visione robotica
L'implementazione degli otturatori globali nelle fotocamere può richiedere tempo, ma offre una risoluzione più elevata con frame rate più veloci. Gli otturatori globali sono perfetti per applicazioni in cui livelli leggermente più elevati di rumore di lettura non compromettono la precisione o l'affidabilità dell'immagine, poiché l'esposizione e la lettura simultanee non creano distorsioni dell'immagine durante la ripresa di oggetti in rapido movimento.
L'elevata frequenza di fotogrammi, la risoluzione e le prestazioni dei sensori global shutter li rendono ideali per applicazioni come la visione artificiale di fascia alta, le applicazioni aeree, l'automazione industriale, i robot per magazzini e così via. Vediamo le principali applicazioni delle telecamere global shutter nella visione robotica.
• Riprese aeree – L'utilizzo di un sensore rolling shutter sui droni causa distorsioni dell'immagine. Ciò accade perché, durante l'acquisizione delle immagini, la posizione dell'otturatore si sposta durante il tempo di esposizione. Questa distorsione influisce sul livello di precisione. Al contrario, con il global shutter, tutti i pixel iniziano e interrompono l'esposizione contemporaneamente, risolvendo completamente questo problema. Pertanto, il drone sarà meno limitato in termini di velocità e movimenti, pur producendo immagini prive di distorsioni.
• Visione artificiale di fascia alta – Sfruttare le soluzioni CMOS con otturatore globale è ideale per applicazioni di visione artificiale di fascia alta. Tra i suoi vantaggi competitivi figurano l'alta risoluzione, l'otturatore globale e le elevate frequenze di acquisizione. L'elevata risoluzione delle telecamere con otturatore globale consente di aumentare l'area di ispezione totale o di selezionare dettagli più visibili. Rispetto ad altri sensori, l'otturatore globale offre un guadagno fino a 12 volte maggiore in termini di area o dettaglio!
• Robot per magazzino – Il sensore a otturatore globale facilita la lettura precisa dei codici a barre. Rende il rilevamento degli oggetti semplice e accurato. Grazie alla possibilità di effettuare misurazioni volumetriche 3D, questi robot possono acquisire rapidamente immagini precise di oggetti in rapido movimento o distanti, consumando pochissima energia e senza sfocature da movimento.
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Data di pubblicazione: 20 novembre 2022
