Hvad er et TOF-kamera? Og hvordan fungerer det?

TOF 3DCkamera

TOF 3D-kameraet er bygget med den mest avancerede tredimensionelle billeddannelsesteknologi. TOF (Time of Flight) dybdekameraet er en ny generation af afstandsdetektions- og 3D-billeddannelsesteknologiprodukter. Det sender kontinuerligt lyspulser til målet og bruger derefter sensoren til at modtage det returnerede lys fra objektet og bestemmer målobjektets afstand ved at detektere lyspulsens flyvetid (tur-retur).

TOF-kameraer bruger normalt time-of-flight-metoden til afstandsmåling, det vil sige, at når man bruger ultralydsbølger osv., skal man huske at måle, så man bedre kan forstå afstanden. Denne afstandsmåling kan udføres gennem lysstråler, så fordelene i den faktiske brug er stadig meget åbenlyse. Når dette kamera bruges, kan størrelsen måles ved hjælp af billeddannelse, hvilket er meget praktisk. Og denne brugsmåde er gennem lysrefleksion, hvor afstanden kan kendes ved at beregne returtiden, og en mere passende opfattelse kan opnås gennem sensoren. Fordelen ved at bruge denne type kamera er meget åbenlys. Ikke kun pixels er højere, men tilføjelsen af ​​denne sensor kan også gøre optagelsen på størrelseskortet mere realistisk, og der er ikke behov for bevægelige dele, og bedre resultater kan kun opnås ved at måle. Det er meget fordelagtigt i praktiske anvendelser, uanset om det er positionering eller måling, så længe man har denne type kamera, kan man blive øjnene for flere maskiner og udstyr i den faktiske drift og virkelig fuldføre den automatiske drift.

TOF-kameraer kan automatisk undgå forhindringer under brug. Gennem sensorydelsen kan brugen af ​​automatisering realiseres effektivt, og fordelene ved at bruge dette kamera er meget åbenlyse. Det kan ikke kun genkende volumen og information i tide, men også i godshåndtering. Forbedringen af ​​automatiseringen er mere effektiv, kan fremskynde forbedringen af ​​effektiviteten og kan opnå store fordele i afstandsmåling og billedpræsentation. Kernen i dette kamera kan. Det præsenterer bedre resultater, og gennem pulsudløsning kan du genkende det detaljerede mål, ikke kun kan spore, men kan også udføre tredimensionel modellering på billedet, hvilket kan siges at være meget præcist.

HvordanTOFKameraer arbejder

TOF-kameraer bruger aktiv lysdetektion og inkluderer normalt følgende dele:

1. Bestrålingsenhed

Bestrålingsenheden skal pulsmodulere lyskilden, før den udsender lys, og den modulerede lyspulsfrekvens kan være så høj som 100 MHz. Som følge heraf tændes og slukkes lyskilden tusindvis af gange under billedoptagelse. Hver lyspuls er kun et par nanosekunder lang. Kameraets eksponeringstidsparameter bestemmer antallet af pulser pr. billede.

For at opnå nøjagtige målinger skal lyspulserne styres præcist, så de har præcis samme varighed, stigetid og faldtid. Fordi selv små afvigelser på blot et nanosekund kan producere afstandsmålefejl på op til 15 cm.

Så høje modulationsfrekvenser og præcision kan kun opnås med sofistikerede LED'er eller laserdioder.

Generelt er bestrålingskilden en infrarød lyskilde, der er usynlig for det menneskelige øje.

2. Optisk linse

Det bruges til at indsamle reflekteret lys og danne et billede på en optisk sensor. I modsætning til almindelige optiske linser skal der dog tilføjes et båndpasfilter her for at sikre, at kun lys med samme bølgelængde som lyskilden kan trænge ind. Formålet med dette er at undertrykke inkohærente lyskilder for at reducere støj, samtidig med at det forhindrer, at den lysfølsomme sensor overeksponeres på grund af ekstern lysinterferens.

3. Billedsensor

Kernen i TOF-kameraet. Sensorens struktur ligner en almindelig billedsensor, men den er mere kompleks end en billedsensor. Den indeholder 2 eller flere lukkere til at optage reflekteret lys på forskellige tidspunkter. Derfor er TOF-chip-pixelstørrelsen meget større end den generelle billedsensorpixelstørrelse, generelt omkring 100 µm.

4. Styreenhed

Sekvensen af ​​lyspulser, der udløses af kameraets elektroniske styreenhed, er præcist synkroniseret med åbningen/lukningen af ​​chippens elektroniske lukker. Den udfører aflæsning og konvertering af sensorladningerne og dirigerer dem til analyseenheden og datagrænsefladen.

5. Beregningsenhed

Beregningsenheden kan optage præcise dybdekort. Et dybdekort er normalt et gråtonebillede, hvor hver værdi repræsenterer afstanden mellem den lysreflekterende overflade og kameraet. For at få bedre resultater udføres der normalt datakalibrering.

Hvordan måler TOF afstand?

Belysningskilden moduleres generelt af firkantbølgeimpulser, fordi det er relativt nemt at implementere med digitale kredsløb. Hver pixel i dybdekameraet er sammensat af en lysfølsom enhed (såsom en fotodiode), der kan konvertere indfaldende lys til elektrisk strøm. Den lysfølsomme enhed er forbundet med flere højfrekvenskontakter (G1, G2 i figuren nedenfor) for at lede strømmen ind i forskellige kondensatorer, der kan lagre ladninger (S1, S2 i figuren nedenfor).

En styreenhed på kameraet tænder og slukker lyskilden og sender en lyspuls ud. Samtidig åbner og lukker styreenheden den elektroniske lukker på chippen. Ladningen S₀genereret på denne måde af lyspulsen lagres på det lysfølsomme element.

Derefter tænder og slukker styreenheden lyskilden en anden gang. Denne gang åbner lukkeren sig senere, på det tidspunkt hvor lyskilden slukkes. Ladningen S₁Den nu genererede mængde lagres også på det lysfølsomme element.

Fordi varigheden af ​​en enkelt lyspuls er så kort, gentages denne proces tusindvis af gange, indtil eksponeringstiden er nået. Værdierne i lyssensoren aflæses derefter, og den faktiske afstand kan beregnes ud fra disse værdier.

Bemærk at lysets hastighed er c, t_per varigheden af ​​lyspulsen, S₀repræsenterer den ladning, der blev indsamlet af den tidligere lukker, og S₁repræsenterer den ladning, der opsamles af den forsinkede lukker, kan afstanden d beregnes ved hjælp af følgende formel:

Den mindste målbare afstand er, når al ladning opsamles i S0 i den tidligere lukkerperiode, og der ikke opsamles nogen ladning i S1 i den forsinkede lukkerperiode, dvs. S1 = 0. Indsættelse i formlen vil give den mindste målbare afstand d=0.

Den største målbare afstand er, hvor al ladning opsamles i S1, og der slet ikke opsamles nogen ladning i S0. Formlen giver derefter d = 0,5 xc × tp. Den maksimalt målbare afstand bestemmes derfor af lyspulsbredden. For eksempel, tp = 50 ns, og hvis man indsætter ovenstående formel, får man den maksimale måleafstand d = 7,5 m.

Hardwaredesign og produktfunktioner

Anvend verdens mest avancerede TOF-hardwareløsning; Klasse I sikker laser, høj pixelopløsning, industrielt kamera, lille størrelse, kan bruges til indendørs og udendørs indsamling af dybdeinformation over lange afstande.

Billedbehandlingsalgoritme

Ved hjælp af verdens førende billedbehandlings- og analysealgoritme har den stærk behandlingskapacitet, bruger færre CPU-ressourcer, har høj nøjagtighed og god kompatibilitet.

Applikationer

Digitale industrikameraer anvendes primært inden for fabriksautomation, AGV-navigation, rummåling, intelligent trafik og transport (ITS) samt medicin og biovidenskab. Vores områdescannings-, linjescannings- og netværkskameraer anvendes i vid udstrækning til måling af objektposition og -orientering, overvågning af patientaktivitet og -status, ansigtsgenkendelse, trafikovervågning, elektronisk og halvlederinspektion, personoptælling og kømåling og andre områder.

www.hampotech.com

fairy@hampotech.com