Mikä on TOF-kamera? Ja miten se toimii?

TOF 3DCamera

TOF 3D -kamera on rakennettu edistyneimmällä kolmiulotteisella kuvantamistekniikalla. TOF (Time of Flight) -syvyyskamera on uuden sukupolven etäisyydenmittaus- ja 3D-kuvantamisteknologiaa edustava tuote. Se lähettää jatkuvasti valopulsseja kohteeseen ja vastaanottaa sitten anturin avulla kohteesta heijastuvan valon. Kohteen etäisyyden voi mitata valopulssin lentoajan (edestakaisin suuntautuvan matkan) perusteella.

TOF-kamerat käyttävät yleensä etäisyyden mittaamiseen aikavalon menetelmää, eli ultraääniaaltoja yms. käytettäessä on tärkeää muistaa mittaaminen, jotta saat paremman käsityksen etäisyydestä. Tämä etäisyysmittaus voidaan suorittaa valonsäteiden avulla, joten käytännön käytön edut ovat edelleen ilmeisiä. Tätä kameraa käytettäessä koko voidaan mitata kuvantamalla, mikä on erittäin kätevää. Ja tämä käyttötapa on valonheijastuksen avulla, etäisyys voidaan tietää laskemalla paluuaika, ja anturin avulla voidaan saada tarkempi havainto. Tämän tyyppisen kameran käytön etu on ilmeinen. Pikseleiden määrän kasvun lisäksi tämän anturin lisääminen voi tehdä kokokartan havainnosta realistisemman, eikä liikkuvia osia tarvita, ja parempia tuloksia voidaan saada vain mittaamalla. Se on erittäin edullista käytännön sovelluksissa, olipa kyseessä sitten paikannus tai mittaus. Kun sinulla on tällainen kamera, voit olla useampien koneiden ja laitteiden silmä todellisessa toiminnassa ja suorittaa automaattisen toiminnan todella täydellisesti.

TOF-kamerat pystyvät automaattisesti väistämään käytössä olevia esteitä. Tunnistuskyvyn ansiosta automaatio voidaan toteuttaa tehokkaasti, ja tämän kameran käytön edut ovat ilmeiset. Se ei ainoastaan ​​tunnista tilavuutta ja tietoa ajallaan, vaan myös parantaa lastinkäsittelyä. Automaation parantaminen on tehokkaampaa, voi nopeuttaa tehokkuuden parantamista ja saada suuria etuja etäisyyden mittauksessa ja kuvan esityksessä. Tämän kameran ydin on... Se antaa parempia tuloksia, ja pulssiliipaisun avulla voit tunnistaa yksityiskohtaisen kohteen, paitsi seurata, myös suorittaa kolmiulotteista mallinnusta kuvasta, minkä voidaan sanoa olevan erittäin tarkka.

MitenTOFKamerat toimivat

TOF-kamerat käyttävät aktiivista valontunnistusta ja sisältävät yleensä seuraavat osat:

1. Säteilytysyksikkö

Säteilytysyksikön on pulssimoduloitava valonlähde ennen säteilemistä, ja moduloidun valopulssin taajuus voi olla jopa 100 MHz. Tämän seurauksena valonlähde kytketään päälle ja pois tuhansia kertoja kuvan ottamisen aikana. Jokainen valopulssi on vain muutaman nanosekunnin pituinen. Kameran valotusaikaparametri määrittää pulssien määrän kuvaa kohden.

Tarkkojen mittausten saavuttamiseksi valopulsseja on ohjattava tarkasti, jotta niiden kesto, nousuaika ja laskuaika ovat täsmälleen samat. Koska pienetkin, vain yhden nanosekunnin poikkeamat voivat aiheuttaa jopa 15 cm:n etäisyysmittausvirheitä.

Tällaiset korkeat modulaatiotaajuudet ja tarkkuus voidaan saavuttaa vain hienostuneilla LEDeillä tai laserdiodeilla.

Yleensä säteilyvalonlähde on ihmissilmälle näkymätön infrapunavalonlähde.

2. Optinen linssi

Sitä käytetään heijastuneen valon keräämiseen ja kuvan muodostamiseen optiselle anturille. Toisin kuin tavallisissa optisissa linsseissä, tähän on kuitenkin lisättävä kaistanpäästösuodatin sen varmistamiseksi, että vain valonlähteen aallonpituuden omaava valo pääsee sisään. Tämän tarkoituksena on vähentää epäkoherentejä valonlähteitä ja samalla estää valoherkän anturin ylivalottaminen ulkoisten valohäiriöiden vuoksi.

3. Kuvantamisanturi

TOF-kameran ydin. Anturin rakenne on samanlainen kuin tavallisen kuvasensorin, mutta se on monimutkaisempi kuin kuvasensori. Se sisältää kaksi tai useampia sulkimia heijastuneen valon näytteistämiseksi eri aikoina. Siksi TOF-sirun pikseli on paljon suurempi kuin yleisen kuvasensorin pikselikoko, yleensä noin 100 µm.

4. Ohjausyksikkö

Kameran elektronisen ohjausyksikön laukaisemien valopulssien sarja synkronoidaan tarkasti sirun elektronisen sulkimen avautumisen/sulkemisen kanssa. Se lukee ja muuntaa anturin varaukset ja ohjaa ne analyysiyksikköön ja dataliitäntään.

5. Laskentayksikkö

Laskentayksikkö pystyy tallentamaan tarkkoja syvyyskarttoja. Syvyyskartta on yleensä harmaasävykuva, jossa jokainen arvo edustaa valoa heijastavan pinnan ja kameran välistä etäisyyttä. Parempien tulosten saamiseksi suoritetaan yleensä datakalibrointi.

Miten TOF mittaa etäisyyttä?

Valaistuksen valonlähdettä moduloidaan yleensä suorakaiteen muotoisilla pulsseilla, koska se on suhteellisen helppo toteuttaa digitaalisilla piireillä. Syvyyskameran jokainen pikseli koostuu valoherkästä yksiköstä (kuten fotodiodista), joka voi muuntaa tulevan valon sähkövirraksi. Valoherkkä yksikkö on kytketty useisiin korkeataajuuskytkimiin (G1, G2 alla olevassa kuvassa) virran ohjaamiseksi eri kondensaattoreihin, jotka voivat varastoida varauksia (S1, S2 alla olevassa kuvassa).

Kameran ohjausyksikkö kytkee valonlähteen päälle ja pois päältä lähettäen valopulssin. Samalla hetkellä ohjausyksikkö avaa ja sulkee sirun elektronisen sulkimen. Lataus S₀Valopulssin tällä tavalla tuottama valo tallentuu valoherkälle elementille.

Sitten ohjausyksikkö kytkee valonlähteen päälle ja pois päältä toisen kerran. Tällä kertaa suljin avautuu myöhemmin, samaan aikaan kun valonlähde sammutetaan. Varaus S₁nyt luotu tallennetaan myös valoherkälle elementille.

Koska yhden valopulssin kesto on niin lyhyt, tätä prosessia toistetaan tuhansia kertoja, kunnes valotusaika on saavutettu. Valoanturin arvot luetaan sitten ja todellinen etäisyys voidaan laskea näistä arvoista.

Huomaa, että valonnopeus on c, t_pon valopulssin kesto, S₀edustaa aiemman sulkimen keräämää varausta ja S₁edustaa viivästetyn sulkimen keräämää varausta, niin etäisyys d voidaan laskea seuraavalla kaavalla:

Lyhin mitattava etäisyys on silloin, kun kaikki varaus on kerätty S0:aan aikaisemman suljinjakson aikana eikä varausta ole kerätty S1:een viivästetyn suljinjakson aikana, eli S1 = 0. Sijoittamalla kaavaan saadaan pienin mitattava etäisyys d=0.

Suurin mitattavissa oleva etäisyys on se, jossa kaikki varaus kerääntyy S1:een eikä lainkaan S0:aan. Kaava antaa tällöin d = 0,5 x c × tp. Suurin mitattavissa oleva etäisyys määräytyy siis valopulssin leveyden mukaan. Esimerkiksi tp = 50 ns, sijoittamalla yllä olevaan kaavaan suurin mittausetäisyys d = 7,5 m.

Laitteiston suunnittelu ja tuotteen ominaisuudet

Käytä maailman edistyneintä TOF-laitteistoratkaisua; luokan I turvallinen laser, korkea pikseliresoluutio, teollisuusluokan kamera, pieni koko, voidaan käyttää sisä- ja ulkotilojen pitkän matkan syvyystietojen keräämiseen.

Kuvankäsittelyalgoritmi

Käyttämällä maailman johtavaa kuvankäsittely- ja analysointialgoritmia sillä on vahva prosessointikyky, se kuluttaa vähemmän suorittimen resursseja, sillä on korkea tarkkuus ja hyvä yhteensopivuus.

Sovellukset

Digitaalisia teollisuuskameroita käytetään pääasiassa tehdasautomaatiossa, AGV-navigoinnissa, tilanmittauksessa, älykkäässä liikenteessä ja kuljetuksessa (ITS) sekä lääketieteessä ja biotieteissä. Alueskannaus-, linjaskannaus- ja verkkokameroitamme käytetään laajalti kohteiden sijainnin ja suunnan mittauksessa, potilaiden aktiivisuuden ja tilan seurannassa, kasvojentunnistuksessa, liikenteen seurannassa, elektroniikan ja puolijohteiden tarkastuksessa, henkilöiden laskennassa ja jonojen mittauksessa sekä muilla aloilla.

www.hampotech.com

fairy@hampotech.com