كيفية اختيار عدسة FPV منخفضة الإضاءة: F1.0 مقابل IR

خلال مرحلة استكشاف الأجهزة المبكرة للطائرات بدون طيار الصناعية من الجيل التالي، أو الطائرات بدون طيار الدفاعية، أو أنظمة FPV (عرض الشخص الأول) عالية السرعة، أواجه نفس السؤال ثلاث مرات على الأقل في الأسبوع:"هل يجب أن نستورد عدسة ذات فتحة كبيرة F1.0 لنظام "Blacklight" كامل الألوان، أم نلتزم بإعداد الإضاءة التقليدية بالأشعة تحت الحمراء (IR)؟"

لأكون صريحًا تمامًا، عندما يقوم شخص ما بتأطير هذا كخيار ثنائي بسيط، لا يسعني إلا أن أتنهد.

كمهندس بصري فيشنغهاي الحرير البصرية، واقعي اليومي يتكون من محاربة مؤشرات الانكسار، واستخراج كسور النسبة المئوية على منحنيات MTF، وموازنة قوانين الفيزياء القاسية مع ميزانيات الإنتاج المحدودة. أرى أن عددًا كبيرًا جدًا من خطوط الإنتاج يفشل أثناء الاختبار الميداني عالي السرعة لأن فريق المشتريات ابتلع خطافًا وخطًا وغطاءً للمبيعات العامة.

يقولون لك "الفورمولا 1.0 هي المستقبل".أو "الأشعة تحت الحمراء رخيصة وغير قابلة للتدمير".

لا تشتري في هذا الضجيج. التصميم البصري هو لعبة لا تنضب من المقايضات المادية. دعونا نلقي نظرة على عروض PPT التسويقية ونحلل ما يحدث فعليًا لخط أنابيب تصوير FPV الخاص بك عندما تختار واحدًا على الآخر.

1. F1.0 "Blacklight" بالألوان الكاملة: وحش الفوتون (والضريبة المخفية)

يعتمد الفرضية الكاملة لتقنية الإضاءة المنخفضة والألوان الكاملة النشطة علىفتحة عدسة F1.0. إذا لم تكن مهووسًا بالبصريات، فإليك الحساب السريع: الرقم البؤري هو نسبة البعد البؤري للعدسة إلى قطر حدقة المدخل. في كل مرة تقوم فيها بإسقاط F-stop، فإنك تضاعف الضوء الذي يصل إلى المستشعر. الانتقال من عدسة F2.0 قياسية إلى عدسة F1.0 يعني أنك تتخلص من الكاميراأربع مرات أكثر ضوءعلى بكسل CMOS الخاص بك.

في نشر FPV في العالم الحقيقي - على سبيل المثال، طائرة استطلاع بدون طيار مستقلة تتنقل في مستودع ذو إضاءة خافتة أو طائرة بدون طيار للبحث والإنقاذ ليلاً - هذا يعني أنك لا تحتاج إلى وهج LED أبيض متعطش ومتعطش للطاقة لالتقاط فيديو عالي التباين. بالنسبة لنماذج الذكاء الاصطناعي الموجودة على متن الطائرة والتي تعتمد على البيانات اللونية لتصنيف الأشياء (مثل تحديد لون صمام الأنابيب الخطرة أو ملابس الهدف)، فإن F1.0 يعد أمرًا مذهلاً.

ولكن هنا تكمن المشكلة التي لن يخبرك بها الموردون الهواة: الفتحات المفتوحة على نطاق واسع تسبب فوضى مطلقة في الانحرافات البصرية. عند فتح القزحية إلى F1.0، تضرب أشعة الضوء الحواف الخارجية لعناصر العدسة بزوايا شديدة الانحدار بشكل لا يصدق. يؤدي هذا إلى مشكلتين كبيرتين بالنسبة لـ FPV:

• عمق المجال الدقيق (DoF):ينخفض ​​هامش الخطأ لديك إلى المليمترات. إذا انثني غطاء العدسة الميكانيكية ولو قليلاً بسبب حرارة المحرك الداخلي أو تغيرات درجة الحرارة المحيطة، فإن هدفك ينحرف تمامًا عن نطاق التركيز.

• انهيار MTF المحيطي:سيؤدي الانحراف الكروي والغيبوبة إلى تحويل زوايا صورتك عالية الدقة إلى حساء موحل وغير قابل للاستخدام. إذا لم تتمكن عدستك من الحفاظ على MTF (وظيفة نقل التعديل) عالية عند الحواف، فإن مستشعر 4 ميجابكسل أو 5 ميجابكسل باهظ الثمن يعمل بشكل فعال مثل مستشعر 1.3 ميجابكسل.

ولمواجهة ذلك، لا يمكننا فقط استخدام الزجاج الكروي الرخيص والجاهز للاستخدام. علينا أن نصمم حولناعناصر ASP (عدسة شبه كروية).لإجبار تلك الأشعة المارقة على العودة إلى نقطة محورية واحدة.

في الواقع، اسمحوا لي أن أعيد صياغة ذلك - لا يتعلق الأمر فقط باستخدام الأشكال غير الكروية؛ يتعلق الأمر باختيار المواد. إذا قمت بشراء عدسة F1.0 بلاستيكية رخيصة الثمن لطائرة بدون طيار، فهي كذلكسوفتفشل في اللحظة التي تتقلب فيها درجات الحرارة المحيطة أو تسخن إلكترونيات الرحلة.

وهذا هو بالضبط سبب قيامنا ببناء قيادتنا الرائدةعدسة الضوء الأسود PL100. إنه مسلوقوحش بصري F1.0، 4 مم، 4 ميجابكسل/5 ميجابكسلبنيت بشكل صريح حول المتقدمةهيكل 7E(بنية زجاجية بالكامل / هجينة). ومن خلال استخدام العناصر الزجاجية المتميزة الموجودة في براميل مخصصة مقاومة للحرارة، يحقق PL100 تعويضًا حراريًا نشطًا. سواء كانت منصة FPV الخاصة بك تقاوم الرياح المتجمدة على ارتفاعات عالية أو تمتص الحرارة من لوحات النقل ذات القوة الكهربائية العالية (-20 درجة مئوية إلى +70 درجة مئوية)، يظل مستوى التركيز البؤري مغلقًا بشكل مثالي.

2. الرؤية الليلية بالأشعة تحت الحمراء (IR): العمود الفقري الفعال من حيث التكلفة (مع مصيدة الطول الموجي)

على الجانب الآخر من السياج، لدينا إضاءة IR تقليدية (عادةً ما تكون مقترنة بمصابيح IR نشطة 850 نانومتر أو 940 نانومتر). العدسات في هذه الفئة — مثل عدساتنا ذات الحجم الأمثلPL071 6G سلسلة زجاجية بالكامل- ناضجة بشكل لا يصدق، ومستقرة للغاية، وصديقة بشكل استثنائي لميزانية المشتريات الخاصة بك.

الميزة الرئيسية لنظام الأشعة تحت الحمراء هي التباين الصارخ الذي لا هوادة فيه. في البيئات ذات الصفر المطلق - مثل الأنفاق الجوفية غير المضاءة أو محيط الغابات العميقة حيث لا يوجد ضوء محيط - تحول الأشعة تحت الحمراء العالم إلى خريطة حادة وعالية التباين بالأبيض والأسود. إنه يزيل ارتباك الألوان، مما يمنح خوارزميات الذكاء الاصطناعي المتطورة وأنظمة التنقل المرئية SLAM (التعريب المتزامن ورسم الخرائط) حدودًا واضحة يمكن تتبعها.

ومع ذلك، هناك قاتل صامت ينتظر في إعدادات الأشعة تحت الحمراء:تحول التركيز.

فيما يلي سيناريو شائع ومحبط للغاية لفرق البحث والتطوير: يقوم مهندسوك بمعايرة نظام رؤية الطائرة بدون طيار في المختبر خلال النهار.تبدو حادة بشكل لا يصدق. يحل الليل، وتقلع الطائرة بدون طيار، وتبدأ مصابيح الأشعة تحت الحمراء النشطة في العمل، وفجأة يبدو البث المباشر وكأن شخصًا ما قام بدهن العدسة بالشحم.

لا تلوم خوارزميات تقليل الضوضاء الخاصة بالمستشعر. إنها الفيزياء الأساسية.ينتقل الضوء المرئي (400-700 نانومتر) والأشعة تحت الحمراء (850 نانومتر/940 نانومتر) بسرعات مختلفة عبر نفس الوسط الزجاجي لأن معامل الانكسار يتغير بناءً على الطول الموجي. إذا لم يتم تحسين عناصر العدسة الخاصة بك عن عمدالتركيز المشترك للأشعة تحت الحمراء، سيهبط المستوى البؤري للضوء المرئي والمستوى البؤري لضوء الأشعة تحت الحمراء على عمقين مختلفين تمامًا خلف العدسة.

لتجاوز هذا التأخير الكابوسي، نحن نتكاملعناصر زجاجية ED (تشتت منخفض جدًا).وتطبيق طبقات واسعة النطاق متخصصة بحيث يركز كلا الطولين الموجيين على نفس مستوى مستوى الميكرون بالضبط على المستشعر. علاوة على ذلك، إذا كنت تطير بسرعات عالية باتجاه سطح عاكس للغاية (مثل علامة معدنية أو مبنى أبيض)، فإن إعدادات الأشعة تحت الحمراء معروفة بالتعرض المفرط الموضعي ("الأبيض"). بدون متكاملالزجاج الأزرقأو التصفية المتخصصة لقمع الظلال والانعكاسات الثانوية، سيواجه الذكاء الاصطناعي للملاحة زمن وصول شديد أو هلوسة صريحة.

3. مصفوفة قرار مصادر FPV: ما الذي يناسب طائرتك بدون طيار؟

دعنا نتخطى زغب الشركة ونضع قائمة مرجعية هندسية ملموسة لتدقيق أجهزتك التالية:

يجب الحصول على عدسة Blacklight PL100 F1.0 إذا:

• بيانات اللون غير قابلة للتفاوض:تحتاج طائرتك بدون طيار إلى تحديد ألوان الأسلاك المحددة، أو علامات الخطر، أو الصدأ الهيكلي، أو ملابس هدف البحث والإنقاذ تحت ضوء النجوم.

• الانبعاثات النشطة هي المسؤولية:أنت تقوم ببناء منصات مراقبة خفية، أو طائرات بدون طيار تكتيكية، أو طائرات بدون طيار لمراقبة الحياة البرية حيث تكون أشعة الأشعة تحت الحمراء الساطعة أو الأضواء البيضاء غير مقبولة.

• معالجة الذكاء الاصطناعي عالية السرعة:لا يمكن لجهاز الكمبيوتر الموجود لديك أن يتحمل إهدار دورات GPU/NPU في تشغيل مرشحات شحذ البرامج أو إزالة الضوضاء على تغذية موحلة منخفضة الإضاءة. أنت بحاجة إلى فوتونات "نظيفة" عالية الدقة مباشرة من فتحة مفتوحة على مصراعيها.

• توصيتنا:الPL100 (F1.0، 4 مم، M12). تخضع كل وحدة لأتمتة صارمةالمحاذاة النشطة (اختبار AA)في مجمع الإنتاج الخاص بنا للتأكد من أن الإمالة وزاوية الأشعة الرئيسية (CRA) تتماشى تمامًا مع أجهزة الاستشعار المتطورة بدقة 4 ميجابكسل/5 ميجابكسل قبل مغادرة خط المصنع.

التزم بعدسة IR-Optimized (مثل PL071) إذا:

• عمليات الصفر المطلقة:تعمل طائرة FPV بدون طيار في مناجم غير مضاءة أو مباني مهجورة أو بنية تحتية عميقة تحت الأرض حيث لا يوجد أي فوتونات محيطة يمكن تضخيمها..

• قيود صارمة على ميزانية المشتريات:المشروع عبارة عن نشر أسطول ضخم وحساس من حيث التكلفة لمركبات AGV للمستودعات أو الطائرات بدون طيار الأساسية التي تتطلب فقط اكتشاف الحدود الهندسية الأساسية وتجنب العوائق.

• SLAM هندسية نقية / رسم الخرائط:تهتم خوارزميات الترجمة الخاصة بك فقط باكتشاف الحواف عالية التباين والميزات المكانية، مما يجعل معلومات الألوان غير ذات صلة.

الأفكار النهائية من المختبر

في مجال البصريات الدقيقة، لا تحصل على شيء مقابل لا شيء.إذا كنت تريد الحصول على حمولة هائلة في الإضاءة المنخفضة لعدسة F1.0، فيجب عليك الاستثمار في تعويض درجة الحرارة الهيكلية والمقاطع الزجاجية شبه الكروية لإيقاف الانجراف الحراري وضبابية الزوايا. إذا اخترت مسار الأشعة تحت الحمراء الفعال من حيث التكلفة، فيجب عليك التأكد من أن المورد الخاص بك يقدم تركيزًا حقيقيًا على الأشعة تحت الحمراء لمنع العمى الليلي.

في شركة Shanghai Silk Optical، نقوم بتصنيع أكثر من 6 ملايين عدسة شهريًا. نحن لا نتعامل في عروض المبيعات العامة؛ نحن نتعامل في منحنيات MTF والموثوقية المادية. إذا سئمت من تخمين التفاوتات البصرية لديك وترغب في التحدث عن مواصفات الأجهزة الحقيقية لطائرتك بدون طيار أو الأمان أو مجموعة الرؤية الطبية التالية، فاتصل بنا. دعونا نبني شيئًا يعمل بالفعل عندما تنطفئ الأضواء.