Working Distance and Camera Positioning

Introduction

이 튜토리얼에서는 카메라를 올바르게 배치하는 방법을 배웁니다. FOV, working distance, image blooming과 같은 다양한 고려 사항을 다룰 것입니다.

Find the right working distance

많은 애플리케이션에서 카메라는 FOV 에서 포인트 클라우드를 캡처하기 위해 고정식으로 장착됩니다. 다른 애플리케이션에서는 카메라를 로봇 팔에 장착할 수 있으므로 좋은 포인트 클라우드를 캡처하기 위해 카메라를 배치하는 방법에 훨씬 더 많은 유연성을 제공합니다. 두 대안 모두에서 카메라는 주어진 장면에 대해 광학적으로 최적화되도록 배치해야 합니다.

올바른 working distance를 찾을 때 고려해야 할 몇 가지 사항이 있습니다.

  1. 카메라가 볼 필요가 있는 영역 또는 볼륨은 얼마입니까?

  2. What is the size of the objects that the camera needs to see?

  3. 작업 영역 또는 볼륨에 필요한 공간 해상도와 정밀도는 얼마입니까?

이러한 질문에 대한 답을 알게 되면 다음을 통해 Zivid 카메라가 요구 사항을 충족하는지 확인할 수 있습니다.

참고

작동 거리의 함수로서 Zivid 카메라 포인트 정밀도 및 공간 분해능에 대한 정보는 데이터시트 및 FOV and imaging distance calculator 에서 확인할 수 있습니다.

조심

노이즈는 Working Distance에 비례하고 공간 해상도는 Working Distance에 반비례합니다.

단일 카메라 위치에서 작동 거리, FOV, 해상도 및 정밀도에 대한 모든 요구 사항을 충족할 수 있는 경우 진행할 수 있습니다. 그렇지 않다면 로봇 마운팅, 다중 카메라 사용 등을 고려해야 합니다. 이 경우 customersuccess@zivid.com 에 문의하는 것이 좋습니다. 해결책을 찾도록 도와드리겠습니다.

Angle the camera

Zivid 카메라 내부의 이미징 센서는 방위각 방향(y축)으로 약간의 팬 각도로 오프셋되어 있습니다. 카메라가 장면에 수직이 되도록 하려면 이 점을 고려해야 합니다.

2D 카메라와 프로젝터는 중심축을 기준으로 각도를 가집니다.

카메라가 장면에 수직이 되도록 하려면 이 점을 고려해야 합니다.

위에서 본 Zivid 2+ M130. 카메라가 프로젝터를 기준으로 기울어지는 방식을 보여줍니다.
위에서 본 Zivid 2+ L110. 카메라가 프로젝터를 기준으로 기울어지는 방식을 보여줍니다.
위에서 본 Zivid 2+ M60. 카메라가 프로젝터를 기준으로 기울어지는 방식을 보여줍니다.
위에서 본 Zivid 2. 카메라가 프로젝터를 기준으로 기울어지는 방식을 보여줍니다.

Although it is perhaps most intuitive to mount the camera perpendicular to a scene, this is usually not the best way. If possible, mount the camera at a slight tilt angle to avoid reflections from the background, as explained in Blooming - Bright Spots in the Point Cloud. This also frees up space above the scene for easier access for tools and robots. Check out available Zivid mounts.

A sketch that shows how a Zivid camera should be positioned over a scene at an angle, and not pointing directly down.

참고

장면에 반사 표면이 포함된 경우 카메라 기울기가 더 중요합니다.

An exception is if you are imaging large parts that are extremely specular, and in particular, also dark. Here you may benefit from mounting the camera perpendicular to the part to maximize the signal back to the camera.

In bin-picking applications

bin-picking 애플리케이션의 경우 Zivid 카메라 프로젝터를 빈의 뒤쪽 모서리 위 또는 뒤쪽 모서리 위에 놓습니다(아래 이미지 참조). 2D 카메라가 저장소의 중앙을 바라보도록 이동 및 기울입니다. 프로젝터 광선은 프로젝터에 가장 가까운 두 벽의 내부 표면에 떨어지지 않아야 합니다. 두 벽과 거의 평행해야 합니다. 이러한 방식으로 카메라를 장착하면 빈 벽의 상호 반사가 최소화됩니다.

Zivid의 방식을 보여주는 스케치.

높은 정확도 요구 사항에 맞게 거리 최적화

일반적으로 항상 카메라를 가능한 한 장면에 가깝게 두는 것이 좋습니다. 촬영 거리가 짧을수록 정확도가 더 좋기 때문입니다. 그러나 정확도는 이미지 중앙에서 가장 좋으며 모서리로 갈수록 정확도가 떨어집니다(아래 이미지 참조).

FOV 함수로서의 정확도

따라서 가장자리에서 이미지의 5%를 사용하지 않도록 최소보다 약간 큰 거리에 카메라를 설치하는 것이 좋습니다. 대부분의 어플리케이션에서 이것은 마운팅 안전 마진으로 인해 자연스럽게 발생합니다.

FOV의 함수로서 정확도를 위해 이미징 거리를 최적화하기 위한 장착 권장 사항

Find the required depth of focus

Zivid 카메라는 디포커스에 매우 강하지만 포인트 클라우드의 정밀도를 최대화하려면 초점 심도를 고려해야 합니다. 이 단계는 포인트 클라우드에서 작동할 알고리즘이 성공하기 위해 필요한 경우에만 필요합니다.

경고

초점 수준이 낮을수록 정밀도가 떨어지고 Contrast Distortion 이 강화됩니다.

Depth of Focus 섹션에서 표를 보고 주어진 작업 거리에 대해 사용해야 할 최대 권장 조리개(최저 권장 f-number)를 찾습니다. 또는 카메라 모델을 선택하고 가장 가깝고 가장 먼 작업 거리를 입력하여 Depth of Focus Calculator 를 사용합니다. “Acceptable blur radius (pixels)” 을 2로 설정하는 것이 좋습니다.

Further reading

작동 거리를 찾았으면 올바른 카메라 설정을 찾을 차례입니다. 우리는 이것을 Getting the Right Exposure for Good Point Clouds 에서 다룰 것입니다 .