Uma visão geral técnica dos requisitos de imagem e dos desafios ópticos em ambientes subaquáticos.

Os robôs de limpeza de piscinas dependem de uma combinação de mobilidade, sensores e percepção visual para navegar e realizar tarefas de limpeza. Embora muitas pessoas associem esses robôs a escovas, motores e sistemas de filtragem, o lente da câmera é um dos componentes mais importantes que permitem o monitoramento subaquático preciso e a tomada de decisões.

1. Por que os robôs de piscina precisam de um sistema de visão subaquática?

Os robôs modernos para limpeza de piscinas geralmente incluem pelo menos um módulo de câmera.

A câmera desempenha diversas funções:

• Observando as paredes, os cantos e a superfície do fundo da piscina.
• Auxiliar na navegação e no planejamento de rotas.
• Detectar detritos, manchas ou áreas que necessitam de limpeza repetida.
• Evitar obstáculos como degraus, ralos ou acessórios de piscina.
• Suporte para feedback em tempo real ou monitoramento remoto.

Um design bem elaborado lente subaquática Garante que o robô colete informações de imagem confiáveis ​​mesmo em ambientes com reflexos, turbidez ou iluminação inconsistente.

2. Desafios Ópticos Exclusivos da Imagem Subaquática

Ao contrário do ar, a água altera significativamente o comportamento da luz:

Refração e perda do campo de visão

A água possui um índice de refração mais alto, o que reduz o campo de visão efetivo (FOV).

Para compensar isso, as lentes subaquáticas geralmente exigem ângulos de visão extremamente amplos.

Absorção e dispersão da luz

A água absorve a luz mais rapidamente, e as partículas em suspensão a dispersam.

Isso afeta a nitidez, o contraste e a precisão das cores.

Reflexão em superfícies

As paredes e a superfície da água podem criar fortes reflexos ou pontos de brilho.

Pressão e exposição

Os componentes devem suportar imersão prolongada, pressão da água e exposição a produtos químicos (cloro, água salgada, agentes de limpeza).

Essas condições tornam o projeto óptico subaquático fundamentalmente diferente das câmeras de vigilância ou de consumo comuns.

3. Parâmetros-chave no projeto de lentes subaquáticas

(1) Distância Focal (EFL)

Uma distância focal mais curta proporciona um campo de visão mais amplo.

Aplicações subaquáticas frequentemente exigem distâncias focais ultracurtas (por exemplo, 0,98 mm a 2 mm) para compensar o estreitamento do campo de refração.

(2) Abertura (número F)

Um número F mais baixo (como F1.6–F2.0) ajuda a aumentar o brilho em condições de pouca luz, especialmente no fundo da piscina ou em áreas sombreadas.

(3) Campo de visão (FOV)

A captura de imagens em grande angular é essencial.

As lentes subaquáticas típicas para robôs de piscina podem ter o seguinte alcance:

• Horizontal: 150°–180°
• Vertical: 150°–180°
• Diagonal: até 200°

Esse campo de visão panorâmico permite que o robô compreenda o ambiente ao seu redor com pontos cegos mínimos.

(4) Estrutura óptica (ex.: 2G3P)

As estruturas de lentes híbridas combinam elementos de vidro e plástico para obter equilíbrio:

• Correção de distorção
• Peso
• estabilidade térmica
• Relação custo-benefício

Os elementos de vidro melhoram a durabilidade e reduzem a deformação óptica debaixo d'água.

(5) Revestimento e Transmitância

Uma alta transmitância (por exemplo, Tavg ≥ 90%) é crucial para:

• Reduzir a perda de luz
• Melhorar a visibilidade em águas turvas.
• Manter a fidelidade das cores

Os revestimentos também ajudam a resistir a arranhões e à exposição a produtos químicos.

(6) Compatibilidade do sensor

As lentes subaquáticas são normalmente combinadas com sensores como o Sony IMX390, que oferecem:

• Alta faixa dinâmica
• Boa reprodução de cores
• Sensibilidade à baixa luminosidade
• Estabilidade para operação contínua

(7) Proteção contra água e meio ambiente

Níveis de proteção como IP67 ou IP68 são essenciais para:

• Impeça a entrada de água
• Evite embaçamento
• Manter a transparência durante a submersão prolongada

As faixas de temperatura de operação, como -20°C a +70°C, garantem o desempenho em todas as variações sazonais.

4. Cenários de aplicação em robôs de limpeza de piscinas

Uma lente subaquática contribui para múltiplas funções robóticas:

• Mapeamento da geometria da piscina para navegação
• Detecção de partículas finas ou manchas de sujeira
• Monitoramento do posicionamento do robô em relação a paredes ou inclinações.
• Apoio a algoritmos de IA que classificam detritos ou condições da superfície.
• Aumentar a segurança, reduzir os riscos de colisão

Com um amplo campo de visão e imagens subaquáticas estáveis, o robô pode operar de forma mais eficiente e autônoma.

5. Tendências Futuras no Design Óptico Subaquático

À medida que os robôs de limpeza de piscinas se tornam mais avançados, as lentes subaquáticas continuarão a evoluir na direção de:

• Maior resolução para melhor detecção de objetos.
• Imagens aprimoradas em condições de baixa luminosidade.
• Materiais mais duráveis ​​para resistência química
• Revestimentos antiembaçantes e antirreflexo aprimorados
• Integração com sistemas de visão baseados em IA

Essas melhorias ajudam os robôs a se adaptarem tanto a ambientes de piscinas residenciais quanto comerciais.