Ho perso il conto di quante volte un cliente mi ha chiamato dicendo che la sua preimpostazione PTZ puntava su un muro invece che sul cancello dopo un temporale.
Auto-Flip e Auto-Correction sono due funzioni a livello hardware delle telecamere PTZ che risolvono la deriva della posizione causata dal vento. La correzione automatica utilizza sensori interni per trovare il vero punto zero e riportare l'obiettivo all'angolo giusto. La funzione Auto-Flip ruota la telecamera di 180° in meno di un secondo quando si segue un obiettivo oltre il limite meccanico. Insieme, mantengono le preimpostazioni precise e le riprese ininterrotte, anche in ambienti con vento forte.
Correzione automatica del vento della telecamera PTZ
Di seguito, illustrerò esattamente il funzionamento di queste funzioni a livello di hardware e software. Vi spiegherò anche cosa dovreste chiedere al vostro fornitore prima di firmare l'ordine di acquisto. Se utilizzate telecamere su pali alti, ponti o pianure aperte, questo articolo è per voi.
La fotocamera torna automaticamente alla sua esatta preimpostazione se spinta da una folata di vento?
Una volta ho avuto un cliente in Texas che ha installato 12 telecamere PTZ lungo una recinzione. Dopo una settimana di vento, ogni singola preimpostazione era sbagliata di 5-15 gradi. Ha dovuto inviare una squadra per ricalibrare ogni telecamera a mano.
Sì, una telecamera PTZ con correzione automatica torna alla sua esatta impostazione dopo una raffica di vento. Il sistema utilizza un sensore di riferimento interno, di solito un accoppiatore ottico o un encoder assoluto, per rilevare qualsiasi deriva della posizione. Quindi ricalcola il conteggio degli impulsi del motore rispetto al punto zero reale e riporta automaticamente l'obiettivo all'angolo corretto.
Ritorno della preimpostazione della telecamera PTZ dopo la raffica di vento
Come funziona effettivamente il “ritorno alle impostazioni predefinite
La cosa fondamentale da capire è che la maggior parte delle telecamere PTZ usa motori passo-passo. Un motore passo-passo si muove a passi piccoli e fissi. Il controller conta questi passi per sapere dove sta puntando la telecamera. In condizioni normali funziona bene. Ma quando il vento forte spinge il corpo macchina, l'albero del motore può slittare. Il controller pensa ancora di aver inviato 1.000 passi. Ma il motore si è mosso solo di 980. Questo divario è chiamato “passi perduti”.”
Con il tempo, i passi persi si sommano. La vostra preimpostazione che puntava al cancello d'ingresso ora punta al parcheggio.
La correzione automatica risolve questo problema aggiungendo un'opzione punto di riferimento fisico all'interno della fotocamera. Ecco come si confrontano i due approcci principali:
| Metodo | Come funziona | Precisione | Costo |
|---|---|---|---|
| Interruttore di punto zero (interruttore di casa) | Un piccolo interruttore ottico o meccanico in una posizione fissa su ciascun asse. La telecamera ruota finché non tocca questo interruttore, quindi azzera il conteggio dei passi. | Buono (±0,1°) | Basso |
| Encoder assoluto 1 | Un sensore collegato all'albero del motore che conosce sempre l'angolo esatto, anche dopo una perdita di potenza. Non è necessario “cercare” lo zero. | Eccellente (±0,01°) | Più alto |
| Ricalibrazione periodica | La telecamera esegue una routine di “ritorno a casa” programmata, ad esempio una volta ogni 24 ore, per azzerare la deriva accumulata. | Buono (dipende dalla frequenza) | Basso (basato su software) |
Cosa succede durante un ciclo di correzione
Quando la telecamera rileva una deriva o quando si attiva una calibrazione programmata, esegue una sequenza rapida:
- Il motore Pan ruota finché non tocca l'interruttore del punto zero.
- Il controllore azzera il contapassi interno.
- Il motore di inclinazione fa la stessa cosa sul suo asse.
- Il controllore conosce ora la vera posizione fisica.
- Confronta questa posizione con le coordinate preimpostate memorizzate.
- Se c'è uno spazio vuoto, il motore viene azionato per chiuderlo.
L'intero processo può avvenire in background. Nella maggior parte delle nostre unità PTZ industriali Loyalty-Secu, l'utente non se ne accorge nemmeno. La telecamera lo fa tra i cicli di pattugliamento o durante le ore di bassa attività.
Il problema più grande: quando l'intera fascia si sposta
Ecco un aspetto che a molti sfugge. A volte la fotocamera stessa è a posto. La staffa o il palo si sono leggermente contorti a causa del vento. Ora il punto zero interno della fotocamera è corretto rispetto al suo corpo, ma il corpo stesso è ruotato di 3 gradi a sinistra rispetto al terreno.
In questo caso, la semplice ricalibrazione del punto zero non è utile. È necessario un algoritmo di correzione delle preimpostazioni di massa. Esiste un brevetto cinese ben documentato (CN106289182A) che descrive esattamente questo metodo:
- Scegliere 3 posizioni preimpostate note.
- Confermare manualmente quanto si è spostato ciascuno di essi.
- Il sistema calcola l'offset medio tra Pan, Tilt e altezza.
- Applica l'offset a tutti i preset rimanenti in una volta sola.
Ciò significa che se si hanno 255 preimpostazioni, non è necessario sistemarle tutte e 255. Se ne correggono 3 e il software corregge il resto. Per un progetto con decine di telecamere su pali alti in zone ventose, questo consente di risparmiare giorni di lavoro.
Come fa il sistema interno “a circuito chiuso” a rilevare che il motore ha saltato un passo?
Pensavo che “anello chiuso” fosse solo un termine di marketing. Poi ho aperto un'unità PTZ e ho visto la scheda encoder collegata direttamente al driver del motore. Questo ha cambiato completamente la mia comprensione.
Un sistema ad anello chiuso rileva i passi saltati confrontando costantemente la posizione comandata del motore con la posizione effettiva riportata da un sensore. Se al motore è stato detto di muoversi di 500 passi ma l'encoder ne legge solo 490, il controllore invia immediatamente altri 10 passi per colmare il divario. Questo avviene in tempo reale, su ogni singolo movimento.
Sistema di encoder motore PTZ ad anello chiuso
Anello aperto e anello chiuso: Perché è importante nel settore eolico
La maggior parte delle telecamere PTZ economiche utilizza un ad anello aperto sistema. Il controllore invia un comando: “Muoviti di 500 passi a destra”. Presume che il motore abbia fatto esattamente questo. Non controlla mai. È come dare a qualcuno indicazioni stradali e poi riagganciare il telefono. Si spera che sia arrivato, ma non lo si sa.
A ad anello chiuso è diverso. È dotato di un sensore, di solito un encoder, che riporta la posizione effettiva dopo ogni spostamento. Se la posizione effettiva non corrisponde a quella comandata, il controllore la corregge immediatamente.
Ecco un confronto diretto:
| Caratteristica | Anello aperto (solo passo-passo) | Anello chiuso (Stepper + Encoder) |
|---|---|---|
| Conosce la posizione reale? | No | Sì |
| Rileva i passi persi? | No | Sì, in tempo reale |
| Si autocorregge dopo la spinta del vento? | No (necessita di ricalibrazione manuale) | Sì (automatico) |
| Costo | Più basso | Più alto |
| Il migliore per | Ambienti interni a bassa ventosità | Installazione all'aperto, in presenza di vento forte e di pali alti |
Come l'encoder dialoga con il controllore
In un PTZ ad anello chiuso, l'encoder è montato sullo stesso albero del motore passo-passo. Ogni volta che il motore gira, l'encoder genera un segnale. Il controller legge questo segnale e lo confronta con il numero di passi inviati.
Esistono due tipi di encoder comunemente utilizzati:
Encoder incrementali
Contano gli impulsi a partire da un punto di partenza. Sono più economici, ma perdono la loro posizione in caso di interruzione dell'alimentazione. Dopo un ciclo di alimentazione, la telecamera deve eseguire una routine completa di “home” per ritrovare lo zero.
Encoder assoluti
Questi apparecchi conoscono la loro esatta angolazione in ogni momento, anche in caso di interruzione dell'alimentazione. Sono più costosi, ma eliminano la necessità di una routine domestica. Per le installazioni soggette a vento, gli encoder assoluti sono la scelta migliore perché le interruzioni di corrente sono frequenti durante le tempeste.
Cosa significa per il vostro progetto
Se state installando telecamere PTZ in aree aperte (pianure, coste, tetti, ponti), dovete porre una domanda diretta al vostro fornitore: “Il vostro sistema di motori PTZ è ad anello aperto o chiuso?”.”
Se si parla di ciclo aperto, chiedete come vengono gestiti i passi persi. Se la risposta è “routine periodica a casa”, è accettabile ma non ideale. Se la risposta è “non lo facciamo”, allontanatevi.
In Loyalty-Secu, le nostre unità PTZ di livello industriale utilizzano un controllo ad anello chiuso con encoder ottici su entrambi gli assi Pan e Tilt. Ciò significa che ogni movimento è verificato. Ogni spostamento indotto dal vento viene rilevato. E ogni correzione avviene senza che l'operatore alzi un dito.
È possibile ricevere un avviso se l'orientamento fisico della telecamera è stato spostato in modo permanente?
Ho avuto un progetto in cui una telecamera su una torre costiera è stata colpita da una tempesta. La staffa si è piegata di 4 gradi. La telecamera continuava a funzionare, ma ogni preimpostazione era sbagliata. Nessuno se ne accorse per due settimane.
Sì, i sistemi PTZ avanzati possono inviare un avviso quando rilevano uno spostamento fisico permanente. La telecamera confronta i dati di calibrazione del punto zero corrente con la linea di base memorizzata. Se lo scostamento supera una soglia stabilita (ad esempio, più di 2 gradi), attiva un allarme attraverso il VMS o invia una notifica tramite il sito web della telecamera. e-mail o Trappola SNMP 2.**
Notifica di avviso di spostamento dell'orientamento della telecamera PTZ
Perché i turni permanenti sono diversi dalle derive temporanee
La deriva temporanea si verifica quando il vento spinge la telecamera durante una raffica e la telecamera rimbalza. Il sistema ad anello chiuso gestisce questo fenomeno in tempo reale. Non è necessario l'intervento umano.
Il cambiamento permanente è diverso. Significa che qualcosa di fisico è cambiato. La staffa si è piegata. Un bullone si è allentato. Il palo stesso si è inclinato. I motori interni della fotocamera sono a posto, ma l'intero “sistema di coordinate del mondo” della fotocamera ha ruotato rispetto al terreno.
Come fa la fotocamera a sapere che c'è qualcosa di permanentemente sbagliato
Quando la telecamera esegue la calibrazione periodica del punto zero, confronta il risultato con l'ultima linea di base nota. Se l'offset è piccolo (inferiore a 0,5°), viene corretto silenziosamente. Se lo scostamento è grande e consistente in più cicli di calibrazione, il sistema lo segnala come un errore. cambiamento strutturale piuttosto che un errore del motore.
Ecco la logica tipica degli avvisi:
| Condizione | Risposta del sistema |
|---|---|
| Offset < 0,5° dopo la calibrazione | Correzione automatica silenziosa. Nessun avviso. |
| Offset 0,5° - 2° dopo la calibrazione | Correzione automatica e registrazione di un avviso nel registro eventi di sistema. |
| Offset > 2° dopo la calibrazione | Correzione automatica, registrazione dell'errore e invio di un avviso all'operatore tramite VMS/email/SNMP. |
| Offset > 5° o calibrazione fallita | Bloccare la telecamera in modalità sicura e inviare un avviso critico. Consigliare un'ispezione fisica. |
Cosa fare quando si riceve questo avviso
Quando si riceve un avviso di “spostamento permanente”, non basta rieseguire la calibrazione e andare avanti. L'avviso indica che qualcosa di fisico è cambiato. È necessario:
- Controllare che la staffa e la ferramenta di montaggio non siano allentate o piegate.
- Controllare che il palo o la parete non presentino movimenti strutturali.
- Se la staffa è piegata, ma la fotocamera è a posto, raddrizzare la staffa e poi far passare la “Ricalibrazione con un solo clic” dall'interfaccia web.
- Se non è possibile inviare immediatamente un equipaggio, utilizzare l'opzione correzione di massa preimpostata metodo che ho descritto in precedenza. Scegliete 3 preset di riferimento, confermate le loro nuove posizioni e lasciate che il sistema sposti tutti i 255 preset in modo che corrispondano.
Integrazione degli avvisi con il VMS esistente
Se si utilizzano piattaforme come Pietra miliare 3 o Iris blu 4, Assicuratevi che il vostro PTZ supporti le notifiche di eventi ONVIF. In questo modo, l'avviso di “spostamento dell'orientamento” viene visualizzato nella stessa dashboard degli altri allarmi. Non è necessario uno strumento di monitoraggio separato.
In Loyalty-Secu, il nostro firmware PTZ espone questi eventi attraverso i canali eventi ONVIF standard.
La correzione avviene istantaneamente o c'è un ritardo nel riallineamento della vista?
Ricevo spesso questa domanda. Le persone temono che la fotocamera si “blocchi” o “diventi cieca” durante il processo di correzione.
La velocità di correzione dipende dal tipo di sistema. Un PTZ ad anello chiuso con encoder assoluto corregge in tempo reale, con un ritardo visibile praticamente nullo. Un PTZ ad anello aperto che si affida a una routine di home periodica può impiegare da 2 a 5 secondi per completare la ricalibrazione, durante la quale la telecamera si sposta brevemente verso il punto zero e viceversa. In entrambi i casi, il ritardo è abbastanza breve da non creare un vuoto significativo nella copertura di sorveglianza.
Confronto tra la velocità di correzione della telecamera PTZ e il ritardo
Correzione in tempo reale vs. correzione programmata
Esistono due modalità di correzione, che si comportano in modo molto diverso.
Correzione in tempo reale (anello chiuso)
In un sistema ad anello chiuso, l'encoder riporta sempre la posizione effettiva. Se il vento spinge la telecamera di 0,3° a sinistra, il controllore si accorge del disallineamento in pochi millisecondi. Invia immediatamente un comando di correzione. Il motore riporta indietro la telecamera. L'utente non vede nulla. Non c'è nessun movimento visibile, nessuna interruzione, nessun punto cieco.
È la configurazione ideale per gli ambienti ad alta sicurezza, dove anche uno scarto di 1 secondo nella copertura è inaccettabile.
Correzione programmata (circuito aperto con routine domestica)
In un sistema ad anello aperto, la telecamera non sa di aver subito una deriva finché non esegue una routine di calibrazione. Questa routine è solitamente programmata, ad esempio una volta ogni 6 ore o una volta al giorno alle 3 del mattino. Durante la routine, la telecamera ruota fisicamente fino all'interruttore del punto zero, azzera il contatore e torna alla posizione precedente.
Questa operazione richiede circa 2-5 secondi. Durante questi secondi, la telecamera non sta osservando l'area assegnata. Per la maggior parte delle applicazioni commerciali, questo è accettabile. Per le infrastrutture critiche, invece, non lo è.
E la velocità di ribaltamento automatico?
Il capovolgimento automatico è una funzione separata, ma anche in questo caso la velocità è importante. Quando un bersaglio si sposta direttamente sotto la fotocamera, questa raggiunge il suo limite meccanico di inclinazione. L'Auto-Flip interviene e ruota l'asse Pan di 180°, capovolgendo l'immagine in modo digitale.
Sulle nostre unità PTZ Loyalty-Secu, l'intero capovolgimento richiede meno di 1 secondo. L'immagine rimane sempre rivolta verso l'alto. L'obiettivo rimane inquadrato. Non ci sono “zone morte” in cui la telecamera perde di vista il soggetto.
Come testarlo prima di acquistarlo
Chiedete al vostro fornitore di fare una dimostrazione dal vivo. Chiedete loro di impostare una preimpostazione, quindi di spingere fisicamente l'alloggiamento della telecamera per simulare il vento. Osservate quanto tempo impiega la telecamera a tornare alla preimpostazione. Se impiega più di 3 secondi o se non ritorna affatto, questo vi dice tutto ciò che dovete sapere sulla qualità del loro sistema di correzione.
È inoltre possibile richiedere il codice della fotocamera tempo di risposta della correzione specifiche per iscritto. Se il fornitore non è in grado di fornire questo numero, probabilmente non lo ha testato. E se non l'ha testato, non ci si può fidare sul campo.
Noi di Loyalty-Secu eseguiamo stress test automatici su ogni unità PTZ prima che venga spedita. Simuliamo il carico del vento e misuriamo il tempo di risposta della correzione. Includiamo questi dati nei nostri rapporti di prova.
Conclusione
La correzione automatica e il capovolgimento automatico non sono funzioni di lusso. Sono essenziali per qualsiasi PTZ utilizzato in ambienti esposti al vento. Chiedete al vostro fornitore il controllo ad anello chiuso, gli encoder assoluti e la correzione di massa delle preimpostazioni, altrimenti le vostre preimpostazioni andranno alla deriva.
1. Funzionamento dell'encoder rotativo assoluto per il feedback della posizione PTZ. ︎ 2. Configurazione delle trappole SNMP per le notifiche di allarme PTZ. ︎ 3. Milestone Sottoscrizione eventi ONVIF per gli avvisi delle telecamere. ︎ 4. Gestione degli allarmi e degli eventi di Blue Iris PTZ. ︎ 5. Rilevamento della perdita di passo del motore passo-passo mediante feedback dell'encoder. ︎ 6. Interruttore ottico del punto zero per la calibrazione del PTZ home. ︎ 7. Brevetto CN106289182A per il metodo di correzione della preimpostazione di massa. ︎ 8. Confronto tra controllo motore ad anello chiuso e ad anello aperto. ︎ 9. Servizio ONVIF PTZ per il monitoraggio della posizione e gli avvisi. ︎ 10. Bypass del limite di inclinazione meccanico a ribaltamento automatico per un tracciamento continuo. ︎