กล้อง Global Shutter สามารถปรับปรุงระบบการมองเห็นของหุ่นยนต์ได้อย่างไร

กล้อง Global Shutter พร้อมเลนส์มุมกว้างพิเศษ

ในระบบการมองเห็นของหุ่นยนต์ เซ็นเซอร์มักจะเป็นหัวใจสำคัญของกล้อง โดยทั่วไป เซ็นเซอร์มีสองประเภท ได้แก่ เซ็นเซอร์แบบ CCD (Charged Coupled Device) และเซ็นเซอร์แบบ CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) ในแง่ของความเร็ว เซ็นเซอร์แบบ CMOS จะมีประสิทธิภาพดีกว่ากล้อง Global Shutterสามารถอ่านค่าได้เร็วกว่า CCD ถึง 100 เท่า!

เซ็นเซอร์แต่ละตัวมีสองแบบ คือ แบบชัตเตอร์หมุน (rolling shutter) และแบบชัตเตอร์ทั่วโลก (global shutter) ซึ่งทำให้เกิดคำถามเช่น “ความแตกต่างระหว่างเซ็นเซอร์ภาพแบบชัตเตอร์หมุนและแบบชัตเตอร์ทั่วโลกในระบบวิชั่นคืออะไร?” หรือ “แบบไหนดีกว่าสำหรับระบบวิชั่นของหุ่นยนต์?”

ก่อนที่จะด่วนสรุปใดๆ เรามาพูดคุยถึงความแตกต่างระหว่างเซ็นเซอร์ภาพแบบ Rolling Shutter และ Global Shutter กันอย่างละเอียดก่อนดีกว่า

ความแตกต่างระหว่างเซ็นเซอร์ภาพแบบ Rolling Shutter และ Global Shutter

ม่านม้วน:เซ็นเซอร์รับภาพที่มีชัตเตอร์แบบหมุนจะเปิดรับแสงในแต่ละแถวของอาร์เรย์ในเวลาที่ต่างกัน ขณะที่คลื่น "อ่านค่า" กวาดผ่านเซ็นเซอร์

ชัตเตอร์ทั่วโลก:เซ็นเซอร์รับภาพที่มีชัตเตอร์แบบโกลบอลช่วยให้พิกเซลทั้งหมดสะสมประจุไฟฟ้าได้ในระหว่างการรับแสง โดยเริ่มและสิ้นสุดพร้อมกัน เมื่อสิ้นสุดเวลารับแสง ประจุไฟฟ้าจะถูกอ่านค่าออกมาพร้อมกัน

ชัตเตอร์แบบใดเหมาะสมที่สุดสำหรับระบบวิชั่นหุ่นยนต์: ชัตเตอร์แบบ Rolling Shutter หรือแบบ Global Shutter?

แอปพลิเคชันหุ่นยนต์ยุคใหม่จำนวนมากต้องพึ่งพาเทคโนโลยีการมองเห็นเพื่อให้ทำงานได้ ตัวอย่างเช่น เทคโนโลยีการมองเห็นช่วยในการหยิบและวางวัตถุต่างๆ การจัดการวัตถุหลายชิ้นที่มาถึงสถานที่ทำงานในทิศทางที่แตกต่างกัน หรือการเปลี่ยนวัตถุอย่างรวดเร็วเมื่อต้องการสลับไปมาระหว่างวัตถุต่างๆ

ดังนั้น จึงเห็นได้ชัดว่าเซ็นเซอร์ชัตเตอร์แบบโกลบอลนั้นดีกว่า เนื่องจากสามารถจับภาพได้ในชั่วขณะเดียว ไม่จำเป็นต้องมีการหมุนหรือสแกนเหมือนกับการถ่ายภาพด้วยชัตเตอร์แบบโรลลิ่ง ดังนั้น ด้วยเซ็นเซอร์ชัตเตอร์แบบโกลบอล จึงไม่มีโอกาสที่ภาพจะเบลอ บิดเบี้ยว หรือผิดเพี้ยนในเชิงพื้นที่

สิ่งสำคัญที่ควรทราบอีกประการหนึ่งคือ เซ็นเซอร์ที่มีชัตเตอร์แบบโกลบอลจะมีขนาดภาพใหญ่กว่า ทำให้การออกแบบวงจรซับซ้อนขึ้น ดังนั้นจึงทำให้ต้นทุนโดยรวมของกล้องสูงขึ้น อย่างไรก็ตาม ชัตเตอร์แบบโกลบอลช่วยปรับปรุงระบบการมองเห็นของหุ่นยนต์โดยให้เฟรมเรตและความละเอียดที่สูงขึ้น เป็นต้น

ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อกล้อง Global Shutter ในระบบการมองเห็นของหุ่นยนต์

มาดูกันว่ามีปัจจัยอะไรบ้างที่ส่งผลต่อเรื่องนี้กล้อง Global Shutterเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพระบบการมองเห็นของหุ่นยนต์

• อัตราเฟรมสูงขึ้น – กล้องแบบ Global shutter สามารถถ่ายภาพด้วยอัตราเฟรมสูง ช่วยลดการบิดเบี้ยวระหว่างเฟรมและลดภาพเบลอจากการเคลื่อนไหวขณะถ่ายภาพวัตถุที่เคลื่อนที่เร็ว และยังสามารถดึงรายละเอียดที่คมชัดของฉากได้อย่างง่ายดาย

• ความละเอียดสูงขึ้น – กล้องแบบ Global shutter ให้มุมมองภาพ (FOV) ที่กว้างและพิกเซลขนาดเล็ก ช่วยให้รักษาระดับความละเอียดสูงได้

• ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้น – กล้องแบบ Global shutter สามารถบันทึกข้อมูลที่แม่นยำของวัตถุที่เคลื่อนไหวด้วยความเร็วสูง ทำให้สายการผลิตเคลื่อนที่ได้เร็วขึ้นและมีประสิทธิภาพมากขึ้น

• ลดการใช้พลังงาน – กล้องแบบ Global shutter ช่วยขจัดปัญหาภาพเบลอและภาพสั่นไหว ให้ประสิทธิภาพควอนตัมสูงและความไวต่อแสงอินฟราเรดใกล้ (NIR) ที่ยอดเยี่ยม ซึ่งช่วยลดการใช้พลังงานและยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่

การประยุกต์ใช้กล้อง Global Shutter ในระบบวิชั่นของหุ่นยนต์

การนำชัตเตอร์แบบโกลบอลมาใช้ในกล้องอาจต้องใช้เวลา แต่จะให้ความละเอียดสูงขึ้นและอัตราเฟรมที่เร็วขึ้น ชัตเตอร์แบบโกลบอลเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่ระดับสัญญาณรบกวนในการอ่านค่าที่สูงขึ้นเล็กน้อยจะไม่ส่งผลกระทบต่อความแม่นยำหรือความน่าเชื่อถือของการถ่ายภาพ เนื่องจากกระบวนการรับแสงและการ "อ่านค่า" พร้อมกันจะไม่ทำให้ภาพบิดเบี้ยวเมื่อถ่ายภาพวัตถุที่เคลื่อนไหวเร็ว

อัตราเฟรมสูง ความละเอียด และประสิทธิภาพของเซ็นเซอร์แบบ Global Shutter ทำให้เซ็นเซอร์เหล่านี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานต่างๆ เช่น ระบบประมวลผลภาพระดับสูง การใช้งานทางอากาศ ระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม หุ่นยนต์ในคลังสินค้า และอื่นๆ มาดูกันว่ากล้อง Global Shutter มีการใช้งานหลักๆ อะไรบ้างในระบบประมวลผลภาพของหุ่นยนต์

• การถ่ายภาพทางอากาศ – การใช้เซ็นเซอร์แบบ Rolling Shutter บนโดรนทำให้ภาพบิดเบี้ยว เนื่องจากขณะถ่ายภาพ ตำแหน่งของชัตเตอร์จะเคลื่อนที่ระหว่างช่วงเวลาการเปิดรับแสง การบิดเบี้ยวนี้จะส่งผลต่อระดับความแม่นยำ ในขณะที่ชัตเตอร์แบบ Global Shutter นั้น พิกเซลทั้งหมดจะเริ่มและหยุดการเปิดรับแสงพร้อมกัน ซึ่งช่วยแก้ปัญหานี้ได้อย่างสมบูรณ์ ดังนั้น โดรนจึงสามารถเคลื่อนไหวและด้วยความเร็วที่มากขึ้น ในขณะที่ยังคงสร้างภาพที่ปราศจากการบิดเบี้ยวได้

• ระบบวิชั่นสำหรับเครื่องจักรระดับสูง – การใช้โซลูชัน CMOS แบบ Global Shutter เหมาะอย่างยิ่งสำหรับแอปพลิเคชันวิชั่นสำหรับเครื่องจักรระดับสูง ข้อได้เปรียบที่สำคัญบางประการ ได้แก่ ความละเอียดสูง Global Shutter และอัตราเฟรมที่รวดเร็ว ความสามารถในการแสดงความละเอียดสูงของกล้อง Global Shutter ทำให้สามารถเพิ่มพื้นที่การตรวจสอบโดยรวมหรือเลือกรายละเอียดที่มองเห็นได้มากขึ้น เมื่อเทียบกับเซ็นเซอร์อื่นๆ Global Shutter ให้ผลลัพธ์ที่เพิ่มขึ้นถึง 12 เท่าในด้านพื้นที่หรือรายละเอียด!

• หุ่นยนต์คลังสินค้า – เซ็นเซอร์ Global Shutter ช่วยให้การอ่านบาร์โค้ดมีความแม่นยำ ทำให้การตรวจจับวัตถุทำได้ง่ายและแม่นยำยิ่งขึ้น ด้วยการวัดปริมาตรแบบ 3 มิติ ทำให้สามารถจับภาพวัตถุที่เคลื่อนที่เร็วหรืออยู่ไกลได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำ โดยใช้พลังงานน้อยมากและไม่มีภาพเบลอจากการเคลื่อนไหว

ผู้ผลิตโมดูลกล้องจากประเทศจีน ให้บริการ OEM/ODM

ตงกวน Hampo Electronic Technology Co., Ltd,เราเป็นบริษัทผู้ผลิตผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ด้านเสียงและวิดีโอทุกประเภทอย่างมืออาชีพ พร้อมบริการ OEM และ ODM หากผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปของเราตรงตามความคาดหวังของคุณเกือบทั้งหมด แต่คุณต้องการให้เราปรับแต่งให้เหมาะสมกับความต้องการของคุณมากขึ้น คุณสามารถติดต่อเราได้

หากผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปของเราเกือบจะตรงตามความคาดหวังของคุณแล้ว แต่คุณต้องการปรับแต่งให้ตรงกับความต้องการของคุณมากขึ้น คุณสามารถติดต่อเราเพื่อขอปรับแต่งได้โดยกรอกแบบฟอร์มพร้อมระบุความต้องการของคุณ