Zer da TOF kamera? Eta nola funtzionatzen du?

TOF 3DCamera

TOF 3D kamera hiru dimentsioko irudigintza teknologia aurreratuenarekin eraikita dago. TOF (Time of Flight) sakonera kamera distantzia detektatzeko eta 3D irudigintza teknologiako produktuen belaunaldi berri bat da. Argi-pultsuak etengabe bidaltzen dizkio helburura, eta ondoren sentsorea erabiltzen du objektutik itzulitako argia jasotzeko, eta helburuko objektuaren distantzia lortzen du argi-pultsuaren hegaldi-denbora (joan-etorria) detektatuz.

TOF kamerek normalean hegaldi-denboraren metodoa erabiltzen dute distantzia neurtzeko, hau da, ultrasoinu-uhinak erabiltzean, etab., gogoratu neurtzea, eta horrela distantzia hobeto ulertu ahal izango duzu. Distantzia neurketa hau argi-izpien bidez egin daiteke, beraz, benetako erabileran abantailak oso nabariak dira oraindik. , kamera hau erabiltzen denean, tamaina irudien bidez neur daiteke, eta hori oso erosoa da. Eta erabilera modu hau argiaren islapenaren bidez da, distantzia itzulera-denbora kalkulatuz jakin daiteke, eta pertzepzio egokiagoa lor daiteke sentsorearen bidez. Kamera mota hau erabiltzearen abantaila oso nabaria da. Pixelak altuagoak izateaz gain, sentsore hau gehitzeak tamaina-mapan eskuratzea errealistagoa egin dezake, eta ez dago mugitzen diren piezarik behar, eta emaitza hobeak lor daitezke neurtuz soilik. Oso abantailagarria da aplikazio praktikoetan, kokapena edo neurketa izan, kamera mota hau baduzu, makineria eta ekipamendu gehiagoren begi bihur zaitezke benetako funtzionamenduan, eta funtzionamendu automatikoa benetan osatu.

TOF kamerek automatikoki saihestu ditzakete oztopoak erabiltzean. Sentsoreen errendimenduari esker, automatizazioaren erabilera eraginkortasunez gauzatu daiteke, eta kamera hau erabiltzearen abantailak oso nabariak dira. Ez bakarrik bolumena eta informazioa garaiz jakin dezake, baita kargaren manipulazioan ere. Automatizazioaren hobekuntza eraginkorragoa da, eraginkortasunaren hobekuntza bizkortu dezake eta abantaila handiak lor ditzake distantziaren neurketan eta irudien aurkezpenean. Kamera honen muina ahalbidetzen du. Emaitza hobeak eskaintzen ditu, eta pultsuen bidez, helburu zehatza jakin dezakezu, ez bakarrik jarraipena egin dezakezu, baita hiru dimentsioko modelatzea ere egin dezakezu irudian, eta hori oso zehatza dela esan daiteke.

NolaTOFKamerak lanean

TOF kamerek argi-detekzio aktiboa erabiltzen dute eta normalean honako atal hauek dituzte:

1. Irradiazio unitatea

Irradiazio unitateak argi-iturria pultsuz modulatu behar du igorri aurretik, eta modulatutako argi-pultsuen maiztasuna 100 MHz-koa izan daiteke. Ondorioz, argi-iturria milaka aldiz piztu eta itzaltzen da irudia harrapatzean. Argi-pultsu bakoitzak nanosegundo batzuk baino ez ditu irauten. Kameraren esposizio-denboraren parametroak irudi bakoitzeko pultsu kopurua zehazten du.

Neurketa zehatzak lortzeko, argi-pultsuak zehatz-mehatz kontrolatu behar dira iraupen, igoera-denbora eta jaitsiera-denbora berdinak izan ditzaten. Nanosegundo bateko desbideratze txikiek ere 15 cm-ko distantzia-neurketa erroreak sor ditzaketelako.

Modulazio-maiztasun eta zehaztasun handiko modulazioa LED edo laser diodo sofistikatuekin bakarrik lor daitezke.

Oro har, irradiazio-argiaren iturria giza begiarentzat ikusezina den infragorri argiaren iturria da.

2. Lente optikoa

Argi islatua biltzeko eta sentsore optiko batean irudi bat osatzeko erabiltzen da. Hala ere, ohiko lente optikoek ez bezala, banda-iragazki bat gehitu behar da hemen, argiztapen-iturriaren uhin-luzera bereko argia bakarrik sartu ahal izateko. Honen helburua argi-iturri inkoherenteak kentzea da, zarata murrizteko, eta, aldi berean, sentsore fotosentikorra kanpoko argi-interferentziaren ondorioz gehiegi esposizioan geratzea eragozten du.

3. Irudi-sentsorea

TOF kameraren muina. Sentsorearen egitura ohiko irudi-sentsore baten antzekoa da, baina irudi-sentsore bat baino konplexuagoa da. Bi obturadore edo gehiago ditu islatutako argia une desberdinetan lagintzeko. Beraz, TOF txiparen pixela irudi-sentsore orokorraren pixel-tamaina baino askoz handiagoa da, oro har 100 um ingurukoa.

4. Kontrol unitatea

Kameraren kontrol-unitate elektronikoak abiarazten dituen argi-pultsuen sekuentzia txiparen obturadore elektronikoaren irekierarekin/itxierarekin sinkronizatuta dago zehazki. Sentsorearen kargen irakurketa eta bihurketa egiten du, eta analisi-unitatera eta datu-interfazeara bideratzen ditu.

5. Konputazio unitatea

Konputagailu-unitateak sakonera-mapa zehatzak graba ditzake. Sakonera-mapa normalean eskala griseko irudi bat da, non balio bakoitzak argia islatzen duen gainazalaren eta kameraren arteko distantzia adierazten duen. Emaitza hobeak lortzeko, datuen kalibrazioa egin ohi da.

Nola neurtzen du TOF-k distantzia?

Argiztapen-iturria, oro har, uhin karratuen pultsuen bidez modulatzen da, zirkuitu digitalekin inplementatzea nahiko erraza baita. Sakonera-kameraren pixel bakoitza unitate fotosentikor batez osatuta dago (fotodiodo bat adibidez), eta horrek argi intzidentea korronte elektriko bihur dezake. Unitate fotosentikorra hainbat maiztasun handiko etengailurekin konektatuta dago (G1, G2 beheko irudian) korrontea kargak gorde ditzaketen kondentsadore desberdinetara gidatzeko (S1, S2 beheko irudian).

Kameraren kontrol-unitate batek argi-iturria piztu eta itzaltzen du, argi-pultsu bat bidaliz. Aldi berean, kontrol-unitateak txipeko obturadore elektronikoa ireki eta ixten du. S karga₀argi-pultsuak modu honetan sortutakoa elementu fotosentikorrean gordetzen da.

Ondoren, kontrol unitateak argi-iturria bigarren aldiz piztu eta itzaltzen du. Oraingoan, obturadorea beranduago irekitzen da, argi-iturria itzaltzen den unean. S karga₁orain sortutakoa elementu fotosentikorrean ere gordetzen da.

Argi-pultsu bakar baten iraupena hain laburra denez, prozesu hau milaka aldiz errepikatzen da esposizio-denbora iritsi arte. Argi-sentsorearen balioak irakurtzen dira ondoren, eta balio horietatik kalkula daiteke benetako distantzia.

Kontuan izan argiaren abiadura c, t dela_pargi-pultsuaren iraupena da, S₀aurreko obturadoreak bildutako karga adierazten du, eta S₁atzeratutako obturadoreak bildutako karga adierazten badu, orduan d distantzia formula honen bidez kalkula daiteke:

Neurtzeko distantzia txikiena obturazio-periodoaren hasieran karga guztia S0-n biltzen denean eta obturazio-periodo atzeratuan ez denean kargarik biltzen S1-n, hau da, S1 = 0. Formulan ordezkatuz gero, neurtzeko distantzia minimoa lortuko da, d=0.

Neur daitekeen distantzia handiena karga guztia S1-en biltzen den eta kargarik biltzen ez den unea da S0-en. Formulak d = 0,5 xc × tp ematen du. Beraz, neur daitekeen distantzia maximoa argi-pultsuaren zabalerak zehazten du. Adibidez, tp = 50 ns, goiko formulan ordezkatuz, neurketa-distantzia maximoa d = 7,5 m da.

Hardwarearen diseinua eta produktuaren ezaugarriak

Munduko TOF hardware irtenbiderik aurreratuena hartu; I. klaseko laser segurua, pixel handiko bereizmena, industria-mailako kamera, tamaina txikia, barruko eta kanpoko distantzia luzeko sakonera-informazioa biltzeko erabil daiteke.

Irudiak prozesatzeko algoritmoa

Munduko irudien prozesatzeko eta aztertzeko algoritmo nagusia erabiliz, prozesatzeko gaitasun handia du, CPU baliabide gutxiago hartzen ditu, zehaztasun handia eta bateragarritasun ona ditu.

Aplikazioak

Industria-kamera digitalak batez ere fabrika-automatizazioan, AGV nabigazioan, espazioaren neurketan, trafiko eta garraio adimendunean (ITS) eta medikuntzan eta bizitzaren zientzietan erabiltzen dira. Gure eremu-eskaneatze, lerro-eskaneatze eta sareko kamerak oso erabiliak dira objektuen posizioaren eta orientazioaren neurketan, pazienteen jarduera eta egoeraren monitorizazioan, aurpegi-ezagutzan, trafikoaren monitorizazioan, ikuskapen elektronikoan eta erdieroaleetan, pertsonen zenbaketan eta ilarak neurtzean eta beste arlo batzuetan.

www.hampotech.com

fairy@hampotech.com