TOF 3DCcámara
La cámara TOF 3D incorpora la tecnología de imagen tridimensional más avanzada. Esta cámara de profundidad TOF (Tiempo de Vuelo) representa una nueva generación de productos con tecnología de detección de distancia e imagen 3D. Emite pulsos de luz continuos hacia el objetivo y, mediante un sensor, recibe la luz reflejada por el objeto. De esta forma, calcula la distancia al objeto detectando el tiempo de vuelo (ida y vuelta) del pulso de luz.
Las cámaras TOF suelen utilizar el método de tiempo de vuelo para la medición de distancias. Al usar ondas ultrasónicas, etc., es importante recordar medir la distancia para comprenderla mejor. Esta medición se realiza mediante haces de luz, lo que ofrece ventajas evidentes en su uso práctico. Con esta cámara, el tamaño se puede medir mediante imágenes, lo que resulta muy conveniente. Este método se basa en la reflexión de la luz, calculando el tiempo de retorno para determinar la distancia y obteniendo una percepción más precisa a través del sensor. La ventaja de usar este tipo de cámara es innegable. No solo tiene mayor resolución, sino que la incorporación del sensor permite una adquisición más realista del mapa de tamaño, sin necesidad de partes móviles, y se obtienen mejores resultados con solo medir. Esto resulta muy ventajoso en aplicaciones prácticas, ya sea para posicionamiento o medición. Con este tipo de cámara, se puede controlar maquinaria y equipos en su funcionamiento, logrando una automatización completa.
Las cámaras TOF pueden evitar obstáculos automáticamente durante su uso. Gracias a su capacidad de detección, se puede lograr una automatización eficaz, y las ventajas de usar esta cámara son evidentes. No solo permite conocer el volumen y la información en tiempo real, sino que también, en la manipulación de la carga, la automatización es más eficiente, puede acelerar la mejora de la eficiencia y puede obtener grandes ventajas en la medición de distancias y la presentación de imágenes. El núcleo de esta cámara puede. Presenta mejores resultados y, mediante el disparo por pulsos, puede conocer el objetivo con detalle, no solo puede realizar un seguimiento, sino también realizar un modelado tridimensional en la imagen, lo que puede decirse que es muy preciso.
CómoTOFLas cámaras funcionan
Las cámaras TOF utilizan detección activa de luz y generalmente incluyen las siguientes partes:
1. Unidad de irradiación
La unidad de irradiación necesita modular la fuente de luz mediante pulsos antes de emitirla, y la frecuencia de los pulsos de luz modulados puede alcanzar los 100 MHz. Como resultado, la fuente de luz se enciende y apaga miles de veces durante la captura de imágenes. Cada pulso de luz dura tan solo unos nanosegundos. El parámetro de tiempo de exposición de la cámara determina el número de pulsos por imagen.
Para obtener mediciones precisas, los pulsos de luz deben controlarse con exactitud para que tengan exactamente la misma duración, tiempo de subida y tiempo de bajada. Porque incluso pequeñas desviaciones de tan solo un nanosegundo pueden producir errores de medición de distancia de hasta 15 cm.
Estas altas frecuencias de modulación y precisión solo se pueden lograr con LED o diodos láser sofisticados.
Generalmente, la fuente de luz de irradiación es una fuente de luz infrarroja invisible para el ojo humano.
2. Lente óptica
Se utiliza para captar la luz reflejada y formar una imagen en un sensor óptico. Sin embargo, a diferencia de las lentes ópticas convencionales, es necesario añadir un filtro de paso de banda para asegurar que solo entre luz con la misma longitud de onda que la fuente de iluminación. El objetivo es suprimir las fuentes de luz incoherentes para reducir el ruido, evitando al mismo tiempo la sobreexposición del sensor fotosensible debido a la interferencia de la luz externa.
3. Sensor de imagen
El núcleo de la cámara TOF. La estructura del sensor es similar a la de un sensor de imagen convencional, pero es más compleja. Contiene dos o más obturadores para muestrear la luz reflejada en diferentes momentos. Por lo tanto, el píxel del chip TOF es mucho mayor que el de un sensor de imagen común, generalmente alrededor de 100 µm.
4. Unidad de control
La secuencia de pulsos de luz generada por la unidad de control electrónico de la cámara se sincroniza con precisión con la apertura y el cierre del obturador electrónico del chip. Esta unidad lee y convierte las cargas del sensor y las envía a la unidad de análisis y a la interfaz de datos.
5. Unidad de computación
La unidad de procesamiento puede registrar mapas de profundidad precisos. Un mapa de profundidad suele ser una imagen en escala de grises, donde cada valor representa la distancia entre la superficie reflectante y la cámara. Para obtener mejores resultados, se suele realizar una calibración de datos.
¿Cómo mide la distancia el TOF?
La fuente de luz de iluminación se modula generalmente mediante pulsos de onda cuadrada, ya que su implementación con circuitos digitales es relativamente sencilla. Cada píxel de la cámara de profundidad está compuesto por una unidad fotosensible (como un fotodiodo) que convierte la luz incidente en corriente eléctrica. Esta unidad fotosensible está conectada a varios interruptores de alta frecuencia (G1 y G2 en la figura siguiente) para dirigir la corriente hacia distintos condensadores que almacenan cargas (S1 y S2 en la figura siguiente).
Una unidad de control en la cámara enciende y apaga la fuente de luz, enviando un pulso de luz. Al mismo tiempo, la unidad de control abre y cierra el obturador electrónico en el chip. La carga S0La señal generada de esta manera por el pulso de luz se almacena en el elemento fotosensible.
Luego, la unidad de control enciende y apaga la fuente de luz por segunda vez. Esta vez, el obturador se abre más tarde, en el momento en que la fuente de luz se apaga. La carga S1La información generada ahora también se almacena en el elemento fotosensible.
Debido a la corta duración de un solo pulso de luz, este proceso se repite miles de veces hasta alcanzar el tiempo de exposición. A continuación, se leen los valores del sensor de luz y, a partir de ellos, se puede calcular la distancia real.
Tenga en cuenta que la velocidad de la luz es c, tpes la duración del pulso de luz, S0representa la carga recogida por el obturador anterior, y S1representa la carga recolectada por el obturador retardado, entonces la distancia d se puede calcular mediante la siguiente fórmula:
La distancia medible más pequeña se produce cuando toda la carga se acumula en S0 durante el período de obturación inicial y no se acumula ninguna carga en S1 durante el período de obturación retardado, es decir, S1 = 0. Sustituyendo en la fórmula se obtiene la distancia medible mínima d=0.
La mayor distancia medible se alcanza cuando toda la carga se acumula en S1 y ninguna en S0. La fórmula resulta entonces en d = 0,5 x c × tp. Por lo tanto, la distancia máxima medible está determinada por la duración del pulso de luz. Por ejemplo, si tp = 50 ns, al sustituir este valor en la fórmula anterior, la distancia máxima de medición es d = 7,5 m.
Diseño del hardware y características del producto
Incorpora la solución de hardware TOF más avanzada del mundo: láser de seguridad de clase I, alta resolución de píxeles, cámara de grado industrial y tamaño reducido, que permite la recopilación de información de profundidad a larga distancia tanto en interiores como en exteriores.
Algoritmo de procesamiento de imágenes
Gracias al uso del algoritmo de análisis y procesamiento de imágenes líder en el mundo, posee una gran capacidad de procesamiento, consume menos recursos de la CPU, ofrece alta precisión y buena compatibilidad.
Aplicaciones
Las cámaras industriales digitales se utilizan principalmente en la automatización de fábricas, la navegación de vehículos guiados automáticamente (AGV), la medición espacial, los sistemas inteligentes de transporte (ITS) y las ciencias médicas y biológicas. Nuestras cámaras de escaneo de área, escaneo lineal y de red se utilizan ampliamente en la medición de la posición y orientación de objetos, la monitorización de la actividad y el estado de los pacientes, el reconocimiento facial, la monitorización del tráfico, la inspección de componentes electrónicos y semiconductores, el conteo de personas y la medición de colas, entre otros campos.
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Fecha de publicación: 7 de marzo de 2023
