Aperçu technique des exigences d'imagerie et des défis optiques en milieu sous-marin

Les robots nettoyeurs de piscine s'appuient sur une combinaison de mobilité, de détection et de perception visuelle pour se déplacer et effectuer les tâches de nettoyage. Si beaucoup associent ces robots à des brosses, des moteurs et des systèmes de filtration, objectif de l'appareil photo est l'un des éléments les plus importants permettant une surveillance sous-marine précise et une prise de décision éclairée.

1. Pourquoi les robots de piscine ont besoin d'un système de vision sous-marine

Les robots nettoyeurs de piscine modernes comprennent généralement au moins un module caméra.

L'appareil photo remplit plusieurs fonctions :

• Observer les parois, les coins et le fond de la piscine
• Aide à la navigation et à la planification d'itinéraires
• Détection des débris, des taches ou des zones nécessitant un nettoyage répété
• Éviter les obstacles tels que les marches, les drains ou les accessoires de piscine
• Prise en charge du retour d'information en temps réel ou de la surveillance à distance

Un bien conçu objectif sous-marin garantit que le robot collecte des informations d'image fiables même dans des environnements présentant des reflets, de la turbidité ou un éclairage irrégulier.

2. Défis optiques propres à l'imagerie sous-marine

Contrairement à l'air, l'eau modifie considérablement le comportement de la lumière :

Perte de réfraction et de champ visuel

L'eau possède un indice de réfraction plus élevé, ce qui réduit le champ de vision effectif (FOV).

Pour compenser cela, les objectifs sous-marins nécessitent souvent des angles de vision extrêmement larges.

Absorption et diffusion de la lumière

L'eau absorbe la lumière plus rapidement, et les particules en suspension la diffusent.

Cela affecte la netteté, le contraste et la fidélité des couleurs.

Réflexion sur les surfaces

Les murs et la surface de l'eau peuvent créer des reflets marqués ou des zones de forte luminosité.

Pression et exposition

Les composants doivent résister à une immersion prolongée, à la pression de l'eau et à l'exposition à des produits chimiques (chlore, eau salée, agents de nettoyage).

Ces conditions rendent la conception optique sous-marine fondamentalement différente de celle des caméras de surveillance ou grand public classiques.

3. Paramètres clés de la conception des lentilles sous-marines

(1) Longueur focale (EFL)

Une focale plus courte offre un champ de vision plus large.

Les applications sous-marines nécessitent souvent des distances focales ultra-courtes (par exemple, 0,98 mm à 2 mm) pour contrer le rétrécissement réfractif.

(2) Ouverture (nombre F)

Un nombre F plus faible (tel que F1.6–F2.0) contribue à augmenter la luminosité dans des conditions de faible luminosité, notamment au fond de la piscine ou dans les zones ombragées.

(3) Champ de vision (FOV)

L'imagerie grand angle est essentielle.

Les objectifs sous-marins typiques pour robots de piscine peuvent atteindre :

• Horizontal : 150°–180°
• Vertical : 150°–180°
• Diagonale : jusqu'à 200°

Ce champ de vision panoramique permet au robot de comprendre son environnement avec un minimum d'angles morts.

(4) Structure optique (par exemple, 2G3P)

Les structures de lentilles hybrides combinent des éléments en verre et en plastique pour un équilibre optimal :

• Correction de la distorsion
• Poids
• stabilité thermique
• rentabilité

Les éléments en verre améliorent la durabilité et réduisent la déformation optique sous l'eau.

(5) Revêtement et transmittance

Une transmittance élevée (par exemple, Tavg ≥ 90 %) est cruciale pour :

• Réduction des pertes de lumière
• Améliorer la visibilité dans les eaux troubles
• Préserver la fidélité des couleurs

Les revêtements contribuent également à résister aux rayures et à l'exposition aux produits chimiques.

(6) Compatibilité des capteurs

Les objectifs sous-marins sont généralement associés à des capteurs comme le Sony IMX390, qui offrent :

• Plage dynamique élevée
• Bonne reproduction des couleurs
• Sensibilité à la faible luminosité
• Stabilité pour un fonctionnement continu

(7) Protection contre l'eau et l'environnement

Les niveaux de protection tels que IP67 ou IP68 sont essentiels pour :

• Empêcher les infiltrations d'eau
• Évitez la formation de buée
• Maintenir la clarté lors d'une immersion prolongée

Des plages de températures de fonctionnement allant de -20°C à +70°C garantissent des performances optimales quelles que soient les variations saisonnières.

4. Scénarios d'application des robots de nettoyage de piscine

Une lentille sous-marine contribue à de multiples fonctions robotiques :

• Géométrie du bassin de cartographie pour la navigation
• Détection de fines particules ou de taches de saleté
• Surveillance du positionnement du robot par rapport aux murs ou aux pentes
• Soutien aux algorithmes d'IA qui classent les débris ou les états de surface
• Améliorer la sécurité, réduire les risques de collision

Grâce à un large champ de vision et à une imagerie sous-marine stable, le robot peut fonctionner de manière plus efficace et autonome.

5. Tendances futures en matière de conception optique sous-marine

À mesure que les robots nettoyeurs de piscine deviennent plus performants, les objectifs sous-marins continueront d'évoluer dans la direction suivante :

• Une résolution plus élevée pour une meilleure détection d'objets
• Imagerie améliorée en faible luminosité
• Des matériaux plus résistants aux produits chimiques
• Revêtements antibuée et antireflet améliorés
• Intégration avec les systèmes de vision basés sur l'IA

Ces améliorations permettent aux robots de s'adapter aux environnements de piscines résidentielles et commerciales.