Per comprendere il suo ambiente, identificare oggetti, rilevare ostacoli e mantenere una navigazione stabile, un robot AGV fa affidamento su input visivi affidabili. Per questi usi, il modulo fotocamera USB di un robot AGV offre un'utile interfaccia di imaging tra il computer incorporato del robot e l'ambiente circostante. Selezionare il miglior modulo fotocamera implica molto più che scegliere semplicemente la risoluzione massima. Insieme, è necessario prendere in considerazione i seguenti fattori: dimensioni del sensore, campo visivo dell'obiettivo, qualità dell'immagine, frequenza fotogrammi, prestazioni in condizioni di scarsa-illuminazione, interfaccia USB, spazio di installazione ed esigenze di elaborazione delle immagini.
Un modulo fotocamera da 2 MP può già fornire dettagli di immagine 1920x1080 sufficienti per il rilevamento e la navigazione di oggetti in molte applicazioni AGV per interni e robot mobili. Un modulo fotocamera con risoluzione-più elevata o una soluzione specializzata con otturatore globale potrebbero essere più adatti quando il robot deve riconoscere bersagli più piccoli, leggere etichette, esaminare merci o supportare algoritmi di visione AI.
Perché i robot AGV necessitano di un modulo telecamera dedicato
Gli AGV funzionano in modo diverso dalle telecamere industriali fisse. Una telecamera fissa normalmente ha una posizione, una distanza e una condizione di illuminazione prevedibili. Una telecamera AGV si muove continuamente attraverso magazzini, fabbriche, ospedali o aree logistiche. La fotocamera deve quindi mantenere una qualità dell'immagine utilizzabile mentre la scena, la distanza, l'illuminazione e l'angolo di visione cambiano.
A seconda dell'architettura del robot, la telecamera può supportare diverse funzioni, tra cui il rilevamento degli ostacoli, la navigazione visiva, il riconoscimento di codici QR e a barre, l'identificazione dei pallet, l'assistenza all'attracco, il monitoraggio del percorso, il riconoscimento degli oggetti e l'analisi delle scene basata sull'AI-.
La fotocamera è solo una parte del sistema. Il suo output deve corrispondere alla capacità di elaborazione del controller AGV. Una fotocamera con una risoluzione molto elevata non è automaticamente migliore se il processore incorporato non è in grado di elaborare i dati immagine aggiuntivi abbastanza velocemente.
Requisiti chiave della fotocamera per AGV Vision
1. Risoluzione e nitidezza dell'immagine
La risoluzione dovrebbe essere selezionata in base al compito visivo piuttosto che semplicemente alle specifiche di marketing. UNModulo fotocamera da 2 MPfornisce un output 1920×1080 ed è spesso un pratico punto di partenza per la navigazione AGV, il riconoscimento degli ostacoli e il monitoraggio generale della scena.
Se, ad esempio, la telecamera è montata vicino al pavimento e osserva principalmente ostacoli di grandi dimensioni, una soluzione da 2 MP potrebbe essere sufficiente. Se la stessa fotocamera deve riconoscere piccole etichette o leggere codici a barre da una distanza maggiore, la risoluzione dell'obiettivo e del sensore diventa più importante.
La nitidezza dell'immagine è influenzata anche dall'obiettivo, dalla dimensione dei pixel del sensore, dal controllo dell'esposizione, dall'illuminazione, dal formato di compressione e dall'algoritmo di elaborazione-dell'immagine. Pertanto, la risoluzione dovrebbe essere sempre valutata insieme alla distanza effettiva del target e al campo visivo.
2. Obiettivo e campo visivo
La selezione dell'obiettivo è una delle decisioni più importanti in un sistema di telecamere AGV. Un obiettivo grandangolare-può coprire un'area più ampia davanti al robot, utile per il rilevamento degli ostacoli e la navigazione. Tuttavia, un'eccessiva distorsione grandangolare-può far apparire deformati gli oggetti vicini al bordo dell'immagine.
Per le applicazioni che richiedono un riconoscimento accurato degli oggetti, una lente con distorsione-inferiore potrebbe essere una scelta migliore. Se l'AGV deve monitorare distanze diverse o identificare bersagli da una distanza di lavoro relativamente lunga, può essere preferibile anche un campo visivo più ristretto.
In pratica, l'obiettivo dovrebbe essere selezionato in base all'altezza di montaggio, all'angolo della telecamera, alla distanza di rilevamento minima, alla distanza di rilevamento massima e all'area di copertura richiesta.
3. Frequenza fotogrammi e movimento
Gli AGV sono piattaforme mobili, quindi le prestazioni di movimento sono importanti. Una telecamera da 30 fps è adatta a molte applicazioni standard di navigazione e monitoraggio. Se il robot si muove più velocemente o la telecamera viene utilizzata per il tracciamento visivo in tempo reale-, un frame rate più elevato può ridurre la perdita di informazioni relative al movimento-.
Per le scene-in rapido movimento, è opportuno prendere in considerazione anche il tipo di sensore. Una fotocamera con otturatore globale può ridurre la distorsione del movimento rispetto a un sensore a tapparella convenzionale, rendendola utile per la visione artificiale ad alta-velocità, il tracciamento di oggetti e le applicazioni robotiche.
4. Prestazioni in condizioni di scarsa-illuminazione e WDR
L’illuminazione dei magazzini e delle fabbriche raramente è uniforme. Un AGV può spostarsi da un'area di produzione luminosa a un corridoio più buio o attraversare aree con forte retroilluminazione.
Un modulo fotocamera con una buona sensibilità alla scarsa-luce può conservare informazioni più utili sull'immagine quando l'illuminazione diminuisce. Il WDR può essere d'aiuto anche quando lo stesso fotogramma contiene sia aree chiare che aree scure.
Per gli AGV che operano di notte o in aree scarsamente illuminate, si può prendere in considerazione un modulo telecamera con funzionalità IR-. L'esatta lunghezza d'onda IR, la configurazione del taglio IR-e la disposizione dell'illuminazione dovrebbero essere valutate insieme invece di trattare la visione notturna come una specifica esclusiva della telecamera-.
Pensare alla scelta della telecamera AGV: iniziare dall'attività
Un modo pratico per selezionare un modulo telecamera AGV è lavorare a ritroso partendo dall'attività di visione.
Passaggio 1: definire cosa deve vedere la telecamera
Innanzitutto identifica l'obiettivo: ostacoli, scaffali, pallet, segnaletica sul pavimento, codici QR, codici a barre, persone, pacchi o docking station. Il target determina il dettaglio dell'immagine richiesto.
Passaggio 2: definire la distanza di lavoro
Misurare le distanze tipiche ed estreme tra la fotocamera e il target. Una fotocamera utilizzata per il rilevamento di ostacoli a corto-raggio potrebbe richiedere un obiettivo diverso da quello utilizzato per leggere le etichette del magazzino a diversi metri di distanza.
Passaggio 3: seleziona Risoluzione e sensore
Scegli il sensore dopo aver definito il compito visivo. Per la navigazione AGV generale, aModulo fotocamera da 2 MP 1080Ppuò fornire un equilibrio ragionevole tra nitidezza dell'immagine, carico di elaborazione, larghezza di banda e costo. È opportuno prendere in considerazione sensori con risoluzione-più elevata quando l'applicazione richiede maggiori dettagli dell'immagine.
Passaggio 4: abbina l'interfaccia al controller
L'interfaccia della fotocamera deve corrispondere alla piattaforma informatica incorporata dell'AGV. USB UVC è utile per i sistemi che già supportano le fotocamere USB e può semplificare l'integrazione poiché la fotocamera può funzionare senza un driver proprietario in molti ambienti.
Per le piattaforme integrate con connettività MIPI CSI-2 diretta, un modulo fotocamera MIPI potrebbe rappresentare una scelta hardware migliore. La decisione dovrebbe quindi essere presa insieme all’architettura del controller piuttosto che in modo indipendente.
Passaggio 5: verificare l'integrazione meccanica
Lo spazio è spesso limitato all'interno di un telaio AGV. Le dimensioni del PCB, l'altezza dell'obiettivo, la posizione del connettore, la direzione del cavo, i fori di montaggio e l'asse ottico influiscono tutti sull'installazione finale.
È qui che un modulo fotocamera personalizzato può essere più pratico di una webcam standard. Sensore, lente, cavo, connettore, forma del PCB e struttura di montaggio possono essere presi in considerazione durante la fase di progettazione.
Scelta di un modulo fotocamera da 2 MP per robot AGV
Un modulo fotocamera da 2 MP è un'opzione utile quando l'AGV necessita di immagini Full HD senza imporre eccessive esigenze di elaborazione e larghezza di banda al computer incorporato. Ad esempio, TUXIModulo fotocamera GC2093 da 2 MPsupporta la risoluzione 1920×1080 a 30 fps e offre molteplici opzioni di obiettivo, rendendolo adattabile a diverse distanze di imaging e requisiti di campo-o-visivo.
Per le applicazioni in cui la motion capture è più importante, ilGamma di moduli fotocamera da 2 MPfornisce diverse opzioni di sensore e configurazione che possono essere valutate in base alla piattaforma di elaborazione dell'AGV e ai requisiti di imaging.
La selezione finale dovrebbe comunque essere verificata con campioni reali. In un'applicazione AGV, lo stesso sensore può produrre risultati notevolmente diversi dopo aver modificato l'obiettivo, l'angolazione della telecamera, le impostazioni di esposizione, l'illuminazione e i parametri di elaborazione-dell'immagine.
Interfaccia USB e integrazione di sistema incorporata
L'USB è interessante per lo sviluppo di AGV perché riduce il lavoro di integrazione hardware richiesto tra la fotocamera e il computer incorporato. Una fotocamera compatibile con UVC- generalmente può essere riconosciuta dai sistemi operativi e dalle piattaforme integrate che supportano dispositivi video USB standard.
La progettazione effettiva del sistema deve ancora considerare la larghezza di banda USB, la lunghezza del cavo, l'affidabilità del connettore, il consumo energetico, le interferenze elettromagnetiche e il numero di telecamere collegate al controller.
Per un sistema AGV-con doppia fotocamera, ad esempio, una fotocamera può essere rivolta in avanti per la navigazione mentre un'altra monitora l'area posteriore o laterale. In questo caso, la piattaforma di elaborazione necessita di larghezza di banda USB e capacità di calcolo sufficienti per gestire flussi video simultanei.
Applicazioni comuni delle telecamere AGV
Un modulo fotocamera USB può essere integrato in diverse funzioni AGV e robot mobili:
- Rilevamento ostacoli e navigazione visiva
- Riconoscimento codici QR e codici a barre
- Identificazione di pallet e colli
- Docking e allineamento della stazione
- Segnalazione del pavimento e riconoscimento del percorso
- Assistenza per l'inventario del magazzino
- Rilevamento di oggetti basato sull'AI-
- Monitoraggio della sicurezza attorno ai robot mobili
Cosa verificare prima di ordinare un modulo telecamera AGV
Prima di richiedere campioni o iniziare la personalizzazione, è utile preparare una breve specifica tecnica che copra i seguenti punti:
- Risoluzione e frame rate richiesti
- Distanza di rilevamento del bersaglio
- FOV orizzontale e verticale richiesti
- Illuminazione e condizioni di scarsa-luce
- Requisito dell'interfaccia USB o MIPI
- Spazio di installazione disponibile
- Lunghezza del cavo e tipo di connettore
- Temperatura operativa
- Algoritmo AI e requisiti del processore incorporato
- Prototipo previsto e quantità di produzione
Moduli telecamera USB personalizzati per AGV Vision
Invece di essere un semplice acquisto del prodotto, la scelta della telecamera per i progetti AGV è in genere una decisione a livello di sistema-. I requisiti per il sensore, l'obiettivo, l'interfaccia, la struttura meccanica, l'illuminazione e l'elaborazione delle immagini devono cooperare.
Con il supporto per la modifica di sensore, obiettivo, forma PCB, connettore e cavo, TUXI offre soluzioni di moduli fotocamera USB per visione integrata, robotica, apparecchiature industriali e altre applicazioni. La giusta configurazione della telecamera può essere determinata prima del test del prototipo se si dispone già del controller AGV, della distanza target, dello spazio di montaggio e del FOV necessario.
Per un progetto di telecamera AGV, il primo passo più utile non è scegliere il sensore con la risoluzione-più alta. Sta definendo esattamente ciò che il robot deve vedere.
