Los sistemas de visión robótica se han utilizado durante décadas en aplicaciones industriales y se han expandido a aplicaciones de consumo en los últimos años.

Los robots ahora se usan en el hogar para la limpieza, el jardín para desmalezar, cortar el césped y en aplicaciones comerciales como la inspección de paquetes, en líneas de ensamblaje, el traslado de mercancías a través de almacenes y muchos más.

Nuestra empresa, Optics for Hire ha sido diseñando sistemas ópticos utilizado para robots durante más de una década, incluido el trabajo en la óptica utilizada en los primeros automóviles autónomos, así como en el videojuego Xbox Kinect.

Cada aplicación robótica y de visión artificial tiene diferentes requisitos basados ​​en las necesidades de rendimiento y precio de esa aplicación. Algunos sistemas de visión robótica cuestan unos pocos dólares, otros pueden costar decenas de miles de dólares.

Al seleccionar o diseñar una lente para ser utilizada en un robot, los ingenieros deben tener en cuenta algunos criterios clave para garantizar que el sistema de lentes satisfaga sus necesidades.

Aquí hay 4 preguntas para considerar al comienzo de cualquier programa de diseño de visión robótica.

¿Quién verá y procesará la imagen recopilada? un humano, una computadora o ambos?

La forma de responder a esta pregunta tiene muchas implicaciones, incluida la longitud de onda de la luz y la necesidad de corrección cromática. Un sistema con una vista humana de la imagen probablemente tendrá un amplio rango de longitud de onda para poder proporcionar una imagen a todo color. Un sistema en el que solo una computadora está procesando la imagen puede usar una banda de longitud de onda más estrecha, lo que significaría una lente más simple. La respuesta a esta pregunta también puede afectar la corrección de aberración esférica necesaria, ya que una imagen de «aspecto agradable» puede ser menos importante para una computadora.

¿Cuál es el objeto más pequeño que necesita ver?

La resolución de un sistema óptico es un factor clave en el costo tanto del sensor de imagen o la cámara utilizada como de los lentes que se colocan frente a él. La mejor manera de determinar la resolución es considerar el objeto más pequeño que necesita para poder resolverlo. En una aplicación de automóvil sin conductor, esto podría ser de unas pocas pulgadas, mientras que en un sistema de inspección de dispositivos médicos podrían requerirse unas pocas micras.

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¿Qué área necesitas ver?

El campo de visión de una lente es otro determinante clave del costo y la complejidad, ya que a medida que los ángulos se hacen más grandes, las lentes se vuelven más complejas, especialmente si necesita una imagen sin distorsiones en el borde del campo.

Puede expresar el FOV como «esta área a esta distancia» o como un ángulo. Una cosa a tener en cuenta es que la misma lente puede ofrecer un campo de visión diferente cuando cambia el tamaño del sensor de imagen.

¿Cuál es el objeto más cercano que necesita para poder ver?

La distancia mínima al objeto o la distancia de trabajo es una característica definitoria final, especialmente en sistemas robóticos que se mueven; una distancia mínima más larga generalmente significará un sistema de imágenes más simple.

Cuando tenga las respuestas a estas preguntas, muchos de los otros detalles sobre su lente comenzarán a encajar. El tamaño del sensor, la montura de la lente, la distancia focal y F # pueden ser determinados por un ingeniero óptico cuando tenga requisitos claros en cada una de las preguntas anteriores.

Una vez que se sienta cómodo con sus especificaciones, puede usar un motor de búsqueda de lentes de visión artificial Para identificar las lentes candidatas, los proveedores que incluyen Edmund, Naviair, Thorlabs, Kowa y Sunnex ofrecen lentes para sistemas robóticos.

Si no hay nada disponible y su producción es lo suficientemente grande, también podría considerar un diseño de lente personalizado Las lentes personalizadas pueden proporcionar precios más bajos en volumen, desde 50 hasta 100 unidades cuando se utilizan elementos esféricos de vidrio. Cuando se necesitan elementos asféricos de plástico, el precio de equilibrio entre la costumbre y el estándar es de decenas de miles.