Zusammenarbeit zwischen Penn Electric Racing und GeT Cameras

Ihr Ziel ist es, Erfahrungen zu sammeln und in Zukunft auch an dem autonomen Wettbewerb teilzunehmen. Um diese Ambitionen zu erreichen, hat Penn Electric Racing VA Imaging, früher bekannt als GeT Cameras, kontaktiert. Sie suchten online nach kompakten Industriekameras und stießen auf unser global Shutter MER2-160-227U3C mit dem SONY IMX273 Bildsensor.

Sponsoring

Penn Electric Racing hat sich mit VA Imaging in Verbindung gesetzt, wegen der klaren Website und den wettbewerbsfähigen Preisen. "VA Imaging hatte die Kamera auf der Website angezeigt, was für die Orientierung schön war. Aufgrund der Transparenz haben wir entschieden, dass es sich lohnt, Kontakt aufzunehmen."

Die vision-Komponenten

Nach dem Kontakt mit Penn Electric Racing kamen wir zu dem Schluss, dass sie für ihr vision-System die folgenden Komponenten benötigten:

• MER2-160-227U3C 4 Stück: Eine 1,6MP global Shutter USB3 Kamera mit einem C-mount, die in der Lage ist, 227 Bilder pro Sekunde bei voller Auflösung zu erreichen.
• LM12-5MP-02MM-F2.0-3-MD1 2 Stück: Zwei Weitwinkel-M12-Objektive. Mit diesen Objektiven kann das Team Bilder aufnehmen und Verkehrshütchen in einem weiten Winkel mit einer mittleren Verzerrungsrate erkennen. Ihr horizontaler Sichtbereich beträgt 116° auf einem 2/3-Zoll-Sensor.
• LM12-5MP-06MM-F2.8-1.8-ND1 2 Stück: Zwei M12-Objektive mit einem engeren Sichtfeld, um Kegel aus größeren Entfernungen zu erkennen. Die geringe Verzerrung des Objektiv sorgt für eine großartige Tiefenwahrnehmung.
• LADAP-C-TO-M12-V2 4 Stück: Ein C-zu-M12-Montageadapter, der von VA Imaging entwickelt und patentiert wurde. Dieser Adapter ist speziell dafür konzipiert, das M12 Objektiv im Objektivhalter nach dem Fokussieren des Objektiv zu fixieren; der Fokussierungsring kann ebenfalls fixiert werden.
• CABLE-D-USB3-5M 4 Stück: Vier Kabel, um die USB3-Kameras mit dem Bordcomputer des Rennwagens zu verbinden.

Das Testen

Da das Auto noch nicht fertig ist, konnte Penn Electric Racing die Kameras nur drinnen testen. Der erste Eindruck von der Bildqualität und der Hochgeschwindigkeitsleistung war jedoch noch besser als erwartet. Das liegt vor allem am größeren Bildsensor als gewohnt.

Das Team nutzte unseren ‘QuickStart Guide’, um das SDK herunterzuladen und die Kameraparameter einzustellen. “Dank des QuickStart Guides konnten wir problemlos die ersten Bilder sammeln. Das Beste waren die Python- und C++ probe-Programme. So konnten wir uns leicht einen Eindruck davon verschaffen, wozu die Kameras in der Lage waren.”

Das Auto

Der vollelektrische Rennwagen ist darauf ausgelegt, auf einer schmalen Strecke voller enger Kurven Höchstleistungen zu erbringen. Durch den Fokus auf Handling und Beschleunigung beschleunigt das Auto in 3 Sekunden von 0 auf 100 km/h und kann seine Höchstgeschwindigkeit bei 100 km/h erreichen. 

Autonom

Der Bau eines autonomen Autos ist keine leichte Aufgabe. Die Softwareabteilung von Penn Electric Racing muss an Wahrnehmung, Lokalisierung und Kontrolle arbeiten. 

• Wahrnehmung. Um autonom zu fahren, muss das Auto in der Lage sein, die Strecke zu erkennen. Bei Verwendung von zwei Machine Vision-Kameras ist es möglich, einen Punktwolke dank Stereo-vision-Techniken zu erstellen. Das Team verwendet zwei Weitwinkelobjektive, um Pylonen an der Vorderseite der Strecke zu erkennen, und zwei Weitwinkelobjektive, um Pylonen in den Kurven zu erkennen.

• Lokalisierung. Nach der Verarbeitung der Bilder muss das Auto wissen, wo es sich auf der Strecke befindet. Mithilfe von Rennbahnalgorithmen kann das Auto berechnen, wie es diese Strecke so schnell wie möglich befahren kann.
• Kontrolle. Sobald das imaging verarbeitet wurde und das Auto herausgefunden hat, wohin es fahren soll, müssen sie sicherstellen, dass die Softwareausgabe in der Lage ist, die mechanischen ‚Drive-by-Wire-Systeme‘ zu steuern. Diese Drive-by-Wire-Systeme überwachen das Bremsen, Beschleunigen und Lenken des Autos.

Der Wettbewerb

Penn Electric Racing meldet sein Elektrofahrzeug für den Formel-SAE-Rennwettbewerb an und wird dabei am 17. Mai in Brooklyn, Michigan, mit anderen von Studenten gebauten Autos konkurrieren. Das Auto wird in einer statischen Veranstaltung auf der Grundlage der Bauweise des Autos, eines Geschäftsgesprächs und einer Kostenkalkulation beurteilt. Zweitens muss das Auto bei den dynamischen Veranstaltungen gute Leistungen erbringen, wobei es anhand seiner Leistungen auf der Rennstrecke beurteilt wird.  

Zuerst erfolgt der Beschleunigungstest. Das Auto fährt in möglichst kurzer Zeit eine 75-Meter-Strecke ab, beginnend bei 0 km/h. Der zweite Trail, das Autocross-Event, ist eine kurze Strecke, auf der das Auto gemessen wird. Drittens handelt es sich beim Skid-Pad-Event um eine Achterstrecke, auf der getestet wird, wie viel Grip das Auto beim Bewältigen von Kurven mit höherer Geschwindigkeit hat. Der wichtigste davon ist der Ausdauertest. Der Rennwagen muss 20 Runden fahren, um zu sehen, ob das Auto zuverlässig genug ist, um diesen extremen Geschwindigkeiten, Kräften und Umweltfaktoren standzuhalten.

Zeugnis

Unterstützung: 
Penn Electric Racing erhielt enge Support von VA Imaging und ist dankbar für die hilfreiche Support. Die Support bei der Auswahl der Objektiv wird besonders geschätzt. Die vorgeschlagenen Linsen halfen Penn Electric Racing, das genaue Sichtfeld zu erreichen, das sie benötigten. 

Haltbarkeit:
Das Team hat die Machine Vision-Produkte bisher nur drinnen verwendet, aber selbst drinnen bemerken sie die Robustheit und industrielle Qualität. Der Metallrahmen fühlt sich stabil an, und das Schraubverschlusskabel sorgt für eine stabile USB3-Verbindung, die nicht unterbrochen wird, wenn Sie das Kabel versehentlich ziehen.

Bildqualität: 
"Bevor die Industriekameras verwendet wurden, nutzte das Team Handykameras. Da der Sensor viel größer und lichtempfindlicher ist, ist die Bildqualität besser. Zweitens sorgen die spezifischen Einstellungen wie die Einstellung der Shutter geschwindigkeit und der Belichtungszeit für ein hochwertiges Bild."

Flexibilität: 
Penn Electric Racing erhielt 5 von 5 Sternen für Flexibilität, da die Kamera auf mehreren Betriebssystemen läuft. Dank der USB3-Konformität kann sie mit vielen standardisierten vision-Programmen verwendet werden. „Da die Kamera Treiber und APIs mit vielen Programmiersprachen hat, können Sie den benötigten Weg mit den VA Imaging-Produkten gehen.“

Implementierungsprozess:  
Die Studententechniker sind zufrieden mit der Leichtigkeit, die sie bei der Implementierung ihres vision-Systems mit Kameras, Linsen und Kabeln erfahren haben. Das QuickStart-Handbuch und die Softwarebeispiele, die mit dem SDK geliefert werden, sind hilfreich.

Während sie mit der Implementierung hauptsächlich zufrieden sind, stießen sie auch auf einige Probleme. Das Kamera ist so kompakt, dass es schwierig ist, es am Auto zu montieren. Zweitens sind die Programmierbeispiele grundlegend, und einige komplexere Programme für Umgebungen mit niedriger Latenz wären wünschenswert.

Preisgestaltung: 
Dank des transparenten Online-Shops von VA Imaging konnte das Team die sehr wettbewerbsfähigen Preise der Produkte einsehen. Es ist auch schön, dass man die Lieferzeiten sehen kann und wenn man diese ändert, ändern sich die Preise entsprechend.

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