Šta je TOF kamera i kako funkcioniše?

3D vremensko ograničenje (TOF)CAmerika

TOF 3D kamera je izgrađena korištenjem najnaprednije tehnologije trodimenzionalnog snimanja. TOF (Time of Flight) dubinska kamera je nova generacija proizvoda za detekciju udaljenosti i 3D tehnologiju snimanja. Neprekidno šalje svjetlosne impulse do cilja, a zatim koristi senzor za prijem svjetlosti koja se vraća od objekta i dobija udaljenost do cilja detekcijom vremena leta (povratnog puta) svjetlosnog impulsa.

TOF kamere obično koriste metodu mjerenja udaljenosti na osnovu vremena leta, odnosno, kada se koriste ultrazvučni talasi itd., ne zaboravite izmjeriti udaljenost i možete bolje razumjeti udaljenost. Ovo mjerenje udaljenosti može se izvršiti putem svjetlosnih zraka, tako da su prednosti u stvarnoj upotrebi i dalje vrlo očigledne. Kada se koristi ova kamera, veličina se može mjeriti snimanjem, što je vrlo praktično. A ovaj način korištenja je putem refleksije svjetlosti, udaljenost se može saznati izračunavanjem vremena povratka, a adekvatnija percepcija se može dobiti putem senzora. Prednost korištenja ove vrste kamere je vrlo očigledna. Ne samo da su pikseli veći, već i dodavanje ovog senzora može učiniti akviziciju na mapi veličine realističnijom, i nema potrebe za pokretnim dijelovima, a bolji rezultati se mogu dobiti samo mjerenjem. Vrlo je korisno u praktičnim primjenama, bilo da se radi o pozicioniranju ili mjerenju, sve dok imate ovu vrstu kamere, možete postati oči više mašina i opreme u stvarnom radu i zaista dovršiti automatski rad.

TOF kamere mogu automatski izbjegavati prepreke tokom upotrebe. Zahvaljujući performansama senzora, upotreba automatizacije se može efikasno realizovati, a prednosti korištenja ove kamere su vrlo očigledne. Ne samo da može znati zapreminu i informacije na vrijeme, već i u rukovanju teretom. Poboljšanje automatizacije je efikasnije, može ubrzati poboljšanje efikasnosti i postići velike prednosti u mjerenju udaljenosti i prezentaciji slike. Suština ove kamere je... Pruža bolje rezultate, a putem impulsnog okidanja, možete znati detaljan cilj, ne samo pratiti, već i izvršiti trodimenzionalno modeliranje na slici, što se može reći da je vrlo precizno.

KakoVremenski okvirKamere rade

TOF kamere koriste aktivnu detekciju svjetla i obično uključuju sljedeće dijelove:

1. Jedinica za ozračivanje

Jedinica za ozračivanje mora pulsirati modulirajući izvor svjetlosti prije emitiranja, a frekvencija moduliranog svjetlosnog impulsa može doseći i do 100 MHz. Kao rezultat toga, izvor svjetlosti se uključuje i isključuje hiljade puta tokom snimanja slike. Svaki svjetlosni impuls traje samo nekoliko nanosekundi. Parametar vremena ekspozicije kamere određuje broj impulsa po slici.

Da bi se postigla tačna mjerenja, svjetlosni impulsi moraju biti precizno kontrolisani kako bi imali potpuno isto trajanje, vrijeme porasta i vrijeme opadanja. Jer čak i mala odstupanja od samo jedne nanosekunde mogu proizvesti greške u mjerenju udaljenosti do 15 cm.

Tako visoke modulacijske frekvencije i preciznost mogu se postići samo sofisticiranim LED diodama ili laserskim diodama.

Generalno, izvor zračenja je infracrveni izvor svjetlosti nevidljiv ljudskom oku.

2. Optička leća

Koristi se za sakupljanje reflektirane svjetlosti i formiranje slike na optičkom senzoru. Međutim, za razliku od običnih optičkih sočiva, ovdje je potrebno dodati propusni filter kako bi se osiguralo da može ući samo svjetlost iste talasne dužine kao i izvor osvjetljenja. Svrha ovoga je suzbijanje nekoherentnih izvora svjetlosti radi smanjenja šuma, a istovremeno sprječavanje prekomjernog osvjetljenja fotosenzitivnog senzora zbog vanjske svjetlosne interferencije.

3. Senzor slike

Jezgro TOF kamere. Struktura senzora je slična strukturi običnog senzora slike, ali je složenija od senzora slike. Sadrži 2 ili više zatvarača za uzorkovanje reflektovane svjetlosti u različitim vremenskim trenucima. Stoga je piksel TOF čipa mnogo veći od piksela općeg senzora slike, obično oko 100µm.

4. Kontrolna jedinica

Niz svjetlosnih impulsa koje aktivira elektronska kontrolna jedinica kamere precizno je sinhronizovan sa otvaranjem/zatvaranjem elektronskog zatvarača čipa. Ona vrši očitavanje i konverziju naboja senzora i usmjerava ih ka jedinici za analizu i interfejsu za podatke.

5. Računska jedinica

Računarska jedinica može snimati precizne mape dubine. Mapa dubine je obično slika u sivim tonovima, gdje svaka vrijednost predstavlja udaljenost između površine koja reflektira svjetlost i kamere. Da bi se dobili bolji rezultati, obično se vrši kalibracija podataka.

Kako TOF mjeri udaljenost?

Izvor svjetlosti za osvjetljenje se uglavnom modulira pravokutnim impulsima, jer je to relativno lako implementirati digitalnim kolima. Svaki piksel dubinske kamere sastoji se od fotosenzitivne jedinice (kao što je fotodioda), koja može pretvoriti upadnu svjetlost u električnu struju. Fotosenzitivna jedinica je povezana s više visokofrekventnih prekidača (G1, G2 na slici ispod) kako bi se struja vodila u različite kondenzatore koji mogu pohranjivati ​​naboje (S1, S2 na slici ispod).

Kontrolna jedinica na kameri uključuje i isključuje izvor svjetlosti, šaljući svjetlosni impuls. U istom trenutku, kontrolna jedinica otvara i zatvara elektronski zatvarač na čipu. Naboj S₀generisan na ovaj način svjetlosnim impulsom pohranjuje se na fotosenzitivnom elementu.

Zatim, kontrolna jedinica drugi put uključuje i isključuje izvor svjetlosti. Ovaj put se zatvarač otvara kasnije, u trenutku kada se izvor svjetlosti isključi. Naboj S₁sada generirani se također pohranjuje na fotoosjetljivom elementu.

Budući da je trajanje jednog svjetlosnog impulsa tako kratko, ovaj proces se ponavlja hiljadama puta dok se ne dostigne vrijeme ekspozicije. Vrijednosti u svjetlosnom senzoru se zatim očitavaju i stvarna udaljenost se može izračunati iz tih vrijednosti.

Imajte na umu da je brzina svjetlosti c, t_pje trajanje svjetlosnog impulsa, S₀predstavlja naboj prikupljen ranijim zatvaračem, a S₁predstavlja naboj prikupljen odgođenim zatvaračem, tada se udaljenost d može izračunati sljedećom formulom:

Najmanja mjerljiva udaljenost je kada se svo naelektrisanje sakupi u S0 tokom ranijeg perioda zatvarača, a nikakvo naelektrisanje se ne sakupi u S1 tokom perioda odloženog zatvarača, tj. S1 = 0. Zamjenom u formulu dobija se minimalna mjerljiva udaljenost d=0.

Najveća mjerljiva udaljenost je tamo gdje se svo naelektrisanje sakuplja u S1, a nikakvo naelektrisanje se u S0 ne sakuplja. Formula tada daje d = 0,5 xc × tp. Maksimalna mjerljiva udaljenost je stoga određena širinom svjetlosnog impulsa. Na primjer, tp = 50 ns, zamjenom u gornju formulu, maksimalna mjerna udaljenost je d = 7,5 m.

Dizajn hardvera i karakteristike proizvoda

Usvojite najnaprednije TOF hardversko rješenje na svijetu; sigurni laser klase I, visoka rezolucija piksela, kamera industrijske klase, male veličine, može se koristiti za prikupljanje informacija o dubini na velikim udaljenostima u zatvorenom i na otvorenom prostoru.

Algoritam za obradu slike

Koristeći vodeći svjetski algoritam za obradu i analizu slika, ima snažne mogućnosti obrade, zauzima manje CPU resursa, ima visoku tačnost i dobru kompatibilnost.

Aplikacije

Digitalne industrijske kamere se uglavnom koriste u fabričkoj automatizaciji, AGV navigaciji, mjerenju prostora, inteligentnom saobraćaju i transportu (ITS), te medicinskim i biološkim naukama. Naše kamere za skeniranje područja, linijsko skeniranje i mrežne kamere se široko koriste u mjerenju položaja i orijentacije objekata, praćenju aktivnosti i statusa pacijenata, prepoznavanju lica, praćenju saobraćaja, inspekciji elektronike i poluprovodnika, brojanju ljudi i mjerenju redova čekanja i drugim oblastima.

www.hampotech.com

fairy@hampotech.com