Objektiv des Poolreinigungsroboters

Ein technischer Überblick über die Anforderungen an die Bildgebung und die optischen Herausforderungen in UnterwasserumgebungenPoolreinigungsroboter nutzen eine Kombination aus Mobilität, Sensorik und visueller Wahrnehmung, um sich zu bewegen und Reinigungsaufgaben durchzuführen. Viele Menschen verbinden diese Roboter zwar mit Bürsten, Motoren und Filtersystemen, aber… Kameraobjektiv ist eine der wichtigsten Komponenten, die eine genaue Unterwasserüberwachung und Entscheidungsfindung ermöglicht.1. Warum Poolroboter ein Unterwasser-Visionsystem benötigenModerne Poolreinigungsroboter verfügen in der Regel über mindestens ein Kameramodul.Die Kamera erfüllt mehrere Funktionen:Beobachtung der Poolwände, Ecken und der BodenflächeUnterstützung bei Navigation und RoutenplanungErkennen von Ablagerungen, Flecken oder Bereichen, die wiederholt gereinigt werden müssen.Hindernisse wie Treppen, Abflüsse oder Poolzubehör vermeidenUnterstützung von Echtzeit-Feedback oder FernüberwachungEin gut gestaltetes Unterwasserlinse gewährleistet, dass der Roboter auch in Umgebungen mit Reflexionen, Trübung oder ungleichmäßiger Beleuchtung zuverlässige Bildinformationen erfasst.2. Optische Herausforderungen, die spezifisch für die Unterwasserbildgebung sindIm Gegensatz zu Luft verändert Wasser das Verhalten von Licht erheblich:Brechung und GesichtsfeldverlustWasser hat einen höheren Brechungsindex, was das effektive Sichtfeld (FOV) verringert.Um dies auszugleichen, benötigen Unterwasserobjektive oft extrem weite Bildwinkel.Lichtabsorption und -streuungWasser absorbiert Licht schneller, und Schwebstoffe streuen es.Dies beeinträchtigt Klarheit, Kontrast und Farbgenauigkeit.Reflexion von OberflächenWände und die Wasseroberfläche können starke Lichtreflexe oder Blendflecken erzeugen.Druck und ExpositionDie Komponenten müssen langfristigem Eintauchen, Wasserdruck und dem Kontakt mit Chemikalien (Chlor, Salzwasser, Reinigungsmitteln) standhalten.Diese Bedingungen führen dazu, dass sich die optische Konstruktion von Unterwasserkameras grundlegend von der Konstruktion normaler Überwachungs- oder Verbraucherkameras unterscheidet.3. Wichtige Parameter bei der Konstruktion von Unterwasserlinsen(1) Brennweite (EFL)Eine kürzere Brennweite bietet ein größeres Sichtfeld.Bei Unterwasseranwendungen sind oft ultrakurze Brennweiten (z. B. 0,98 mm–2 mm) erforderlich, um der Brechungsverengung entgegenzuwirken.(2) Blende (F-Zahl)Eine niedrigere Blendenzahl (z. B. F1.6–F2.0) trägt dazu bei, die Helligkeit bei schwachen Lichtverhältnissen zu erhöhen, insbesondere am Beckenboden oder in schattigen Bereichen.(3) Sichtfeld (FOV)Weitwinkelaufnahmen sind unerlässlich.Typische Unterwasserobjektive für Poolroboter haben eine Reichweite von etwa:Horizontal: 150°–180°Vertikal: 150°–180°Diagonal: bis zu 200°Dieses Panorama-Sichtfeld ermöglicht es dem Roboter, seine Umgebung mit minimalen toten Winkeln zu erfassen.(4) Optische Struktur (z. B. 2G3P)Hybrid-Linsenstrukturen kombinieren Glas- und Kunststoffelemente, um ein Gleichgewicht zu erzielen:VerzerrungskorrekturGewichtThermische StabilitätKosteneffizienzGlaselemente verbessern die Haltbarkeit und reduzieren optische Verzerrungen unter Wasser.(5) Beschichtung und TransmissionEine hohe Lichtdurchlässigkeit (z. B. Tavg ≥ 90 %) ist entscheidend für:Reduzierung des LichtverlustsVerbesserung der Sichtverhältnisse in trübem WasserFarbtreue erhaltenBeschichtungen helfen außerdem, Kratzern und dem Kontakt mit Chemikalien vorzubeugen.(6) SensorkompatibilitätUnterwasserobjektive werden typischerweise mit Sensoren wie dem Sony IMX390 kombiniert, die Folgendes bieten:Hoher DynamikumfangGute FarbwiedergabeEmpfindlichkeit bei schwachem LichtStabilität für den Dauerbetrieb(7) Wasserdichtigkeit und UmweltschutzSchutzarten wie IP67 oder IP68 sind unerlässlich für:Wassereintritt verhindernVermeiden Sie das BeschlagenKlarheit auch bei längerem Untertauchen bewahrenBetriebstemperaturbereiche von -20°C bis +70°C gewährleisten die Leistungsfähigkeit über saisonale Schwankungen hinweg.4. Anwendungsszenarien für PoolreinigungsroboterEine Unterwasserlinse trägt zu mehreren Roboterfunktionen bei:Kartierung der Poolgeometrie für die NavigationErkennung feiner Partikel oder SchmutzfleckenÜberwachung der Roboterpositionierung relativ zu Wänden oder HängenUnterstützung von KI-Algorithmen zur Klassifizierung von Trümmern oder OberflächenbedingungenErhöhung der Sicherheit, Verringerung der KollisionsrisikenDank eines weiten Sichtfelds und stabiler Unterwasserbildgebung kann der Roboter effizienter und autonomer arbeiten.5. Zukünftige Trends im optischen Design für UnterwasseranwendungenMit der zunehmenden Leistungsfähigkeit von Poolreinigungsrobotern werden sich Unterwasserobjektive weiterhin in folgende Richtung entwickeln:Höhere Auflösung für bessere ObjekterkennungVerbesserte Bildgebung bei schwachem LichtLanglebigere Materialien für chemische BeständigkeitVerbesserte Antibeschlag- und AntireflexbeschichtungenIntegration mit KI-basierten BildverarbeitungssystemenDiese Verbesserungen helfen den Robotern, sich sowohl an private als auch an gewerbliche Poolumgebungen anzupassen.