바다 밑바닥에서
IDS의 USB 3.0 산업용 카메라를 사용한 해양 연구
바다는 우리 행성의 지구 기후 변화에서 중심적인 역할을 합니다. 해양 유기체와 해저 뿐만 아니라 물기둥에 있는 그들의 공동체의 구조는 우리에게 미래의 기후 발전에 대한 중요한 정보를 제공합니다. 이것은 자연적인 방식의 변동에 해당하지만, 인간에 의한 변동에도 해당됩니다.
유럽에서 해양 연구 분야의 선도 기관 중 하나는 독일 Kiel 해양연구를 위한 GEOMAR 헬름홀트 센터입니다. 연구소의 임무는 해양의 화학적, 물리적, 생물학적 및 지질학적 과정과 해저 및 대기와의 상호 작용을 연구하는 것입니다.
어플리케이션
이를 위해 AUV (Autonomous Underwater Vehicle) AEGIR이 연구소에서 개발되었습니다. 수중 차량에는 4개의 드라이브, 다양한 내비게이션 센서 및 IDS의 산업용 CMOS 카메라가 장착되어 있습니다. 해저 사진을 찍기 위해 수면에서 최대 200m 깊이까지 무선으로 이동할 수 있습니다.
예를 들어 수중 해초 초원은 성장률, 종 발생 또는 홍합 개체군의 변화를 조사하기 위해 지속적으로 모니터링되어야 합니다. 다이버들은 현재 그러한 수중 초원을 측정하고 사진을 찍고 있습니다. AUV를 사용하면 향후 모니터링이 더 쉽게 반복될 수 있습니다.
해저로 향하는 IDS의 USB 3.0 카메라는 압력 하우징에 영구적으로 설치되며 두 개의 LED로 구성된 플래시라이트가 장착되어 있습니다. IDS UI-3370CP Rev.2 카메라는 수직으로 아래를 보고 AUV 아래의 해저를 촬영합니다.
생활권의 연결된 영역에 대한 사진 모자이크를 생성하기 위해 큰 지도에 대한 후처리 과정에서 시각적 정보가 계산됩니다. 이를 통해 소위 서식지 매핑, 즉 특정 동물 또는 식물 종의 서식지에서 데이터를 기록하고 평가하는 것이 훨씬 쉬워집니다.
GEOMAR의 AUV 팀의 Technical Director 인 Marcel Rothenbeck 은 "향후 우리의 목표는 훨씬 더 자율적인 수중 장치를 사용하여 바다와 바다의 더 넓은 영역을 효율적으로 연구하는 것"이라고 설명합니다. "킬에서 생산된" AUV Aegir는 거친 북해와 발트해에서 사용하도록 설계되었으며 새로운 내비게이션 및 제어 소프트웨어와 센서의 테스트 오브젝트 역할을 합니다.
자체 컴퓨터와 차량의 메인 컴퓨터에 연결된 USB 3.0 카메라 외에도 AUV에는 음향 도플러 속도계, 결합된 압력 및 음속 센서, 총 4개의 드라이브 또는 프로펠러가 장착되어 있습니다. 즉, 수중 차량이 이미 저속에서 안정적으로 잠수하고 항해할 수 있음을 의미합니다.
탐색 알고리즘의 추가 개발
탐색 알고리즘의 추가 개발은 해양 생물학 발견 외에도 연구원의 중요한 목표입니다. 앞으로 생성된 이미지는 추진 시스템의 데이터를 기반으로 AUV의 위치와 방향을 추정하는 시각적 주행 거리 측정에 사용될 것입니다. "사진의 구조나 표시를 '움직임'으로써 속도 벡터가 계산될 수 있습니다. 이 벡터는 위치 결정에서 지속적으로 증가하는 드리프트를 줄이고 탐색을 개선할 수 있습니다."라고 Marcel Rothenbeck은 설명합니다.
거친 바다에서 힘든
AUV의 치수는 큰 물류 노력없이 모든 테스트 위치로 이동할 수 있도록 설계되었습니다. 이를 위해서는 컴팩트한 디자인의 견고한 카메라가 필요했습니다. 동시에, 큰 센서와 결합된 고해상도가 필요하며, 반대로 높은 광 감도와 낮은 노이즈를 보여줍니다.
USB 3 uEye CP 의 탑재
UI-3370CP-C-HQ Rev.2는 해양 연구원들의 카메라 선택 절차를 통해 소형 잠수함에 탑재되었습니다. 29.0 x 29.0 x 29.9mm 크기의 소형 카메라에는 고감도 고속 4메가 픽셀 CMOS 센서가 장착되어 있습니다. 혁신적인 픽셀 아키텍처 덕분에 고정 패턴 노이즈가 상당히 감소되었습니다. 1"의 매우 큰 광학 포맷을 가진 이 센서는 노이즈가 매우 적고, 높은 빛 민감도를 가진 큰 픽셀을 특징으로 합니다. 또한 카메라에는 통합 128MB 이미지 버퍼와 대기 모드가 있어 대기 모드에서 전력 소비를 최소화합니다.
"카메라의 또 다른 장점은 높은 프레임 레이트입니다. 우리는 최대 플래시 파워에서 초당 10개의 이미지 프레임 레이트를 사용합니다. 카메라는 또한 트리거링 및 플래시 동기화를 위한 입력 및 출력을 제공합니다. "라고 AUV 팀의 M. Eng. Emanuel Wenzlaff는 설명합니다. 이러한 방식으로 연구원의 모든 요구 사항이 충족됩니다. 강력한 USB 3.0 인터페이스 덕분에 더 높은 프레임 레이트가 가능합니다. 마지막으로, USB 3 uEye CP는 가격 대비 성능이 뛰어납니다.
결론
AUV를 통해 GEOMAR 연구진은 향후 수중 서식지 조사를 용이하게 하고 더 효율적이고 비용효율적으로 만들 것입니다. 일을 가능한 쉽게 만들고, 프로세스를 최적화하고, 연구를 진행하는 것은 IDS 제품 철학의 일부입니다. 해양연구소를 위한 GEOMAR 헬름홀트 센터의 어플리케이션은 이 접근법에 완벽하게 부합합니다. 그리고 아마도 연구원들 - 즉 IDS 카메라의 - 중요한 발견은 변화를 더 빨리 인식하고 기후 변화에 더 빨리 반응하는 데 도움이 될 것입니다.
USB 3 uEye CP - 놀랍도록 빠르고, 놀랍도록 신뢰성 있으며, 놀라운 센서
사용 모델: UI-3370CP-C-HQ Rev.2
카메라 제품군: uEye CP
해양 연구를 위한 GEOMAR 헬름홀츠 센터
는 해양 과학 분야에서 세계의 선도 기관 중 하나입니다. 이 연구소의 임무는 해저 지질학에서 해양 기상학에 이르기까지 현대 해양 과학의 모든 관련 측면에 대한 학제 간 조사입니다.
https://www.geomar.de/en/
