TOF 3DCAmera
La caméra 3D TOF est conçue avec la technologie d'imagerie tridimensionnelle la plus avancée. La caméra de profondeur TOF (Time of Flight) représente une nouvelle génération de produits de détection de distance et d'imagerie 3D. Elle émet en continu des impulsions lumineuses vers la cible, puis utilise un capteur pour recevoir la lumière renvoyée par l'objet et déterminer la distance de la cible en mesurant le temps de vol (aller-retour) de l'impulsion lumineuse.
Les caméras TOF utilisent généralement la méthode du temps de vol pour la mesure des distances. Ainsi, même en utilisant des ultrasons, la mesure permet d'estimer précisément la distance. Cette mesure de distance s'effectue par faisceau lumineux, ce qui présente des avantages considérables en pratique. Grâce à ce type de caméra, la taille peut être mesurée par imagerie, ce qui est très pratique. La distance est calculée par réflexion de la lumière, et le capteur permet une perception plus précise grâce à la précision de la mesure. L'avantage de ce type de caméra est indéniable. Outre une résolution plus élevée, le capteur intégré permet une acquisition plus réaliste des dimensions, sans pièces mobiles, et des résultats optimaux sont obtenus par simple mesure. C'est un atout majeur pour les applications pratiques, qu'il s'agisse de positionnement ou de mesure. Avec ce type de caméra, vous pouvez devenir les yeux de nombreuses machines et équipements en fonctionnement, et automatiser pleinement leurs opérations.
Les caméras TOF peuvent éviter automatiquement les obstacles lors de leur utilisation. Grâce à leurs performances de détection, l'automatisation est pleinement efficace et les avantages de cette caméra sont indéniables. Elle permet non seulement de connaître le volume et les informations en temps réel, mais aussi d'améliorer l'efficacité de la manutention des marchandises. L'automatisation est ainsi optimisée, ce qui permet d'accroître la productivité et d'obtenir des avantages considérables en matière de mesure de distance et de rendu d'image. Le cœur de cette caméra offre des résultats supérieurs et, grâce au déclenchement par impulsions, il est possible de connaître la cible avec précision, de la suivre et de réaliser une modélisation 3D de l'image, ce qui garantit une grande précision.
CommentTOFLes caméras fonctionnent
Les caméras TOF utilisent la détection active de la lumière et comprennent généralement les éléments suivants :
1. Unité d'irradiation
L'unité d'irradiation doit moduler la source lumineuse par impulsions avant l'émission, et la fréquence de ces impulsions peut atteindre 100 MHz. De ce fait, la source lumineuse est allumée et éteinte des milliers de fois lors de la capture d'image. Chaque impulsion ne dure que quelques nanosecondes. Le temps d'exposition de la caméra détermine le nombre d'impulsions par image.
Pour obtenir des mesures précises, les impulsions lumineuses doivent être contrôlées avec exactitude afin d'avoir exactement la même durée, le même temps de montée et le même temps de descente. En effet, même de faibles écarts, de l'ordre de la nanoseconde, peuvent engendrer des erreurs de mesure de distance allant jusqu'à 15 cm.
De telles fréquences de modulation et une telle précision ne peuvent être atteintes qu'avec des LED ou des diodes laser sophistiquées.
Généralement, la source de lumière d'irradiation est une source de lumière infrarouge invisible à l'œil nu.
2. Lentille optique
Il sert à capter la lumière réfléchie et à former une image sur un capteur optique. Cependant, contrairement aux lentilles optiques classiques, un filtre passe-bande est nécessaire pour ne laisser passer que la lumière de même longueur d'onde que la source d'éclairage. Ce filtre permet de supprimer les sources de lumière incohérentes afin de réduire le bruit, tout en évitant la surexposition du capteur photosensible due aux interférences lumineuses externes.
3. Capteur d'image
Le cœur de la caméra TOF. La structure du capteur est similaire à celle d'un capteur d'image classique, mais plus complexe. Il comporte au moins deux obturateurs pour échantillonner la lumière réfléchie à différents instants. Par conséquent, la taille des pixels de la puce TOF est bien supérieure à celle des pixels des capteurs d'image classiques, généralement autour de 100 µm.
4. Unité de commande
La séquence d'impulsions lumineuses déclenchée par l'unité de commande électronique de la caméra est synchronisée avec précision avec l'ouverture/fermeture de l'obturateur électronique du capteur. Elle assure la lecture et la conversion des charges du capteur et les achemine vers l'unité d'analyse et l'interface de données.
5. Unité informatique
L'unité de calcul peut enregistrer des cartes de profondeur précises. Une carte de profondeur est généralement une image en niveaux de gris, où chaque valeur représente la distance entre la surface réfléchissante et la caméra. Afin d'obtenir de meilleurs résultats, un étalonnage des données est généralement effectué.
Comment le TOF mesure-t-il la distance ?
La source lumineuse est généralement modulée par des impulsions carrées, car sa mise en œuvre est relativement simple avec des circuits numériques. Chaque pixel de la caméra de profondeur est composé d'un élément photosensible (tel qu'une photodiode) qui convertit la lumière incidente en courant électrique. Cet élément photosensible est relié à plusieurs transistors haute fréquence (G1 et G2 sur la figure ci-dessous) qui acheminent le courant vers différents condensateurs capables de stocker des charges (S1 et S2 sur la figure ci-dessous).
Un boîtier de commande sur l'appareil photo allume et éteint la source lumineuse, en émettant une impulsion lumineuse. Simultanément, ce boîtier ouvre et ferme l'obturateur électronique sur la puce. La charge S0L'énergie ainsi générée par l'impulsion lumineuse est stockée sur l'élément photosensible.
Ensuite, l'unité de commande allume et éteint la source lumineuse une seconde fois. Cette fois, l'obturateur s'ouvre plus tard, au moment où la source lumineuse est éteinte. La charge S1L'énergie générée est également stockée sur l'élément photosensible.
La durée d'une impulsion lumineuse étant extrêmement courte, ce processus est répété des milliers de fois jusqu'à ce que le temps d'exposition soit atteint. Les valeurs enregistrées par le capteur de lumière sont ensuite lues, ce qui permet de calculer la distance réelle.
Notez que la vitesse de la lumière est c, tpest la durée de l'impulsion lumineuse, S0représente la charge collectée par l'obturateur précédent, et S1représente la charge collectée par l'obturateur retardé, alors la distance d peut être calculée par la formule suivante :
La plus petite distance mesurable est obtenue lorsque toute la charge est collectée dans S0 pendant la période d'obturation initiale et qu'aucune charge n'est collectée dans S1 pendant la période d'obturation retardée, c'est-à-dire S1 = 0. En substituant dans la formule, on obtient la distance minimale mesurable d = 0.
La distance maximale mesurable est atteinte lorsque toute la charge est collectée dans S1 et qu'aucune charge n'est collectée dans S0. La formule donne alors d = 0,5 × c × tp. La distance maximale mesurable est donc déterminée par la durée de l'impulsion lumineuse. Par exemple, pour tp = 50 ns, en remplaçant dans la formule ci-dessus, on obtient une distance maximale de mesure d = 7,5 m.
Conception matérielle et caractéristiques du produit
Adoptez la solution matérielle TOF la plus avancée au monde ; laser de classe I sécurisé, haute résolution, caméra de qualité industrielle, petite taille, peut être utilisée pour la collecte d’informations de profondeur à longue distance en intérieur et en extérieur.
Algorithme de traitement d'images
Utilisant l'algorithme de traitement et d'analyse d'images le plus performant au monde, il possède une grande capacité de traitement, consomme moins de ressources CPU, offre une précision élevée et une bonne compatibilité.
Applications
Les caméras industrielles numériques sont principalement utilisées dans l'automatisation des usines, la navigation des AGV, la mesure spatiale, les systèmes de transport intelligents (STI), ainsi que dans le domaine médical et des sciences de la vie. Nos caméras matricielles, linéaires et réseau sont largement utilisées pour la mesure de la position et de l'orientation des objets, la surveillance de l'activité et de l'état des patients, la reconnaissance faciale, la surveillance du trafic, l'inspection électronique et des semi-conducteurs, le comptage de personnes et la gestion des files d'attente, entre autres.
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Date de publication : 7 mars 2023
