पानी के भीतर के वातावरण में इमेजिंग आवश्यकताओं और ऑप्टिकल चुनौतियों का एक तकनीकी अवलोकन

पूल की सफाई करने वाले रोबोट गतिशीलता, संवेदन और दृश्य बोध के संयोजन पर निर्भर करते हैं ताकि वे नेविगेट कर सकें और सफाई के कार्य कर सकें। हालांकि कई लोग इन रोबोटों को ब्रश, मोटर और फ़िल्टरेशन सिस्टम से जोड़ते हैं, लेकिन कैमरा लेंस यह सटीक जलमग्न निगरानी और निर्णय लेने में सक्षम बनाने वाले सबसे महत्वपूर्ण घटकों में से एक है।

1. पूल रोबोट को पानी के अंदर दृष्टि प्रणाली की आवश्यकता क्यों होती है?

आधुनिक पूल सफाई रोबोट में आमतौर पर कम से कम एक कैमरा मॉड्यूल शामिल होता है।

कैमरा कई कार्यों को पूरा करता है:

• पूल की दीवारों, कोनों और तली की सतह का अवलोकन करना
• नेविगेशन और मार्ग योजना में सहायता करना
• मलबे, दाग-धब्बों या बार-बार सफाई की आवश्यकता वाले क्षेत्रों का पता लगाना
• सीढ़ियों, नालियों या पूल के सामान जैसी बाधाओं से बचें।
• रीयल-टाइम फीडबैक या रिमोट मॉनिटरिंग का समर्थन करना

एक अच्छी तरह से डिजाइन किया गया पानी के नीचे का लेंस यह सुनिश्चित करता है कि रोबोट प्रतिबिंब, धुंध या असमान प्रकाश वाले वातावरण में भी विश्वसनीय छवि जानकारी एकत्र कर सके।

2. पानी के भीतर इमेजिंग से जुड़ी अनूठी ऑप्टिकल चुनौतियाँ

हवा के विपरीत, पानी प्रकाश के व्यवहार को काफी हद तक बदल देता है:

अपवर्तन और दृश्य क्षेत्र में कमी

पानी का अपवर्तनांक अधिक होता है, जिससे प्रभावी दृश्य क्षेत्र (एफओवी) कम हो जाता है।

इसकी भरपाई के लिए, पानी के अंदर इस्तेमाल होने वाले लेंसों को अक्सर बेहद चौड़े व्यूइंग एंगल की आवश्यकता होती है।

प्रकाश का अवशोषण और प्रकीर्णन

पानी प्रकाश को अधिक तेजी से अवशोषित करता है, जबकि उसमें निलंबित कण प्रकाश को बिखेर देते हैं।

इससे स्पष्टता, कंट्रास्ट और रंग की सटीकता प्रभावित होती है।

सतहों से परावर्तन

दीवारें और पानी की सतह तीव्र प्रकाशमान या चकाचौंध वाले धब्बे उत्पन्न कर सकती हैं।

दबाव और जोखिम

घटकों को लंबे समय तक जलमग्न रहने, पानी के दबाव और रासायनिक संपर्क (क्लोरीन, खारा पानी, सफाई एजेंट) का सामना करने में सक्षम होना चाहिए।

इन परिस्थितियों के कारण पानी के भीतर ऑप्टिकल डिजाइन सामान्य निगरानी या उपभोक्ता कैमरों से मौलिक रूप से भिन्न होता है।

3. पानी के भीतर लेंस डिजाइन में प्रमुख पैरामीटर

(1) फोकल लंबाई (ईएफएल)

कम फोकल लेंथ से देखने का क्षेत्र अधिक विस्तृत हो जाता है।

पानी के अंदर के अनुप्रयोगों में अक्सर अपवर्तक संकुचन का मुकाबला करने के लिए अति-लघु फोकल लंबाई (जैसे, 0.98 मिमी-2 मिमी) की आवश्यकता होती है।

(2) एपर्चर (एफ-संख्या)

कम एफ-नंबर (जैसे एफ1.6-एफ2.0) मंद रोशनी वाली स्थितियों में, विशेष रूप से पूल के तल या छायादार क्षेत्रों में, चमक बढ़ाने में मदद करता है।

(3) दृश्य क्षेत्र (एफओवी)

वाइड-एंगल इमेजिंग आवश्यक है।

पूल रोबोट के लिए सामान्य अंडरवाटर लेंस की क्षमता इतनी हो सकती है:

• क्षैतिज: 150°–180°
• ऊर्ध्वाधर: 150°–180°
• विकर्ण: 200° तक

इस तरह का पैनोरैमिक एफओवी रोबोट को न्यूनतम ब्लाइंड स्पॉट के साथ अपने आसपास के वातावरण को समझने में सक्षम बनाता है।

(4) प्रकाशीय संरचना (जैसे, 2G3P)

हाइब्रिड लेंस संरचनाएं संतुलन बनाने के लिए कांच और प्लास्टिक तत्वों को संयोजित करती हैं:

• विरूपण सुधार
• वज़न
• तापीय स्थिरता
• लागत क्षमता

कांच के तत्व स्थायित्व बढ़ाते हैं और पानी के भीतर प्रकाशीय विरूपण को कम करते हैं।

(5) कोटिंग और पारगम्यता

उच्च पारगम्यता (जैसे, Tavg ≥ 90%) निम्नलिखित के लिए महत्वपूर्ण है:

• प्रकाश की हानि को कम करना
• गंदे पानी में दृश्यता में सुधार करना
• रंग की सटीकता बनाए रखना

कोटिंग खरोंच और रासायनिक प्रभावों से बचाव में भी मदद करती है।

(6) सेंसर अनुकूलता

पानी के अंदर इस्तेमाल होने वाले लेंस आमतौर पर सोनी IMX390 जैसे सेंसर के साथ जोड़े जाते हैं, जो निम्नलिखित सुविधाएँ प्रदान करते हैं:

• उच्च गतिशील रेंज
• रंगों का उत्कृष्ट पुनरुत्पादन।
• कम रोशनी के प्रति संवेदनशीलता
• निरंतर संचालन के लिए स्थिरता

(7) जलरोधी और पर्यावरण संरक्षण

IP67 या IP68 जैसे सुरक्षा स्तर निम्नलिखित के लिए आवश्यक हैं:

• पानी के प्रवेश को रोकें
• धुंध से बचें
• लंबे समय तक पानी में डूबे रहने के दौरान स्पष्टता बनाए रखें

-20°C से +70°C तक की परिचालन तापमान सीमा मौसमी बदलावों के बावजूद बेहतर प्रदर्शन सुनिश्चित करती है।

4. पूल सफाई रोबोटों में अनुप्रयोग परिदृश्य

पानी के भीतर लगा लेंस कई रोबोटिक कार्यों में योगदान देता है:

• नेविगेशन के लिए पूल ज्यामिति का मानचित्रण
• बारीक कणों या गंदगी के धब्बों का पता लगाना
• दीवारों या ढलानों के सापेक्ष रोबोट की स्थिति की निगरानी करना
• मलबे या सतह की स्थितियों को वर्गीकृत करने वाले एआई एल्गोरिदम का समर्थन करना
• सुरक्षा बढ़ाना, दुर्घटनाओं का जोखिम कम करना

विस्तृत दृश्य क्षेत्र और स्थिर जलमग्न इमेजिंग के साथ, रोबोट अधिक कुशलतापूर्वक और स्वायत्त रूप से काम कर सकता है।

5. जलमग्न ऑप्टिकल डिज़ाइन में भविष्य के रुझान

जैसे-जैसे पूल सफाई रोबोट अधिक उन्नत होते जाएंगे, पानी के भीतर के लेंस भी इसी दिशा में विकसित होते रहेंगे:

• बेहतर ऑब्जेक्ट डिटेक्शन के लिए उच्च रिज़ॉल्यूशन
• कम रोशनी में बेहतर इमेजिंग
• रासायनिक प्रतिरोध के लिए अधिक टिकाऊ सामग्री
• बेहतर एंटी-फॉग और एंटी-रिफ्लेक्शन कोटिंग्स
• एआई-आधारित विज़न सिस्टम के साथ एकीकरण

इन सुधारों से रोबोट आवासीय और वाणिज्यिक दोनों प्रकार के पूल वातावरण के अनुकूल ढलने में सक्षम हो जाते हैं।