Što je TOF kamera i kako radi?

3D vremensko ograničenjeCAmerika

TOF 3D kamera izrađena je s najnaprednijom tehnologijom trodimenzionalnog snimanja. TOF (vrijeme leta) dubinska kamera je nova generacija proizvoda za detekciju udaljenosti i 3D tehnologiju snimanja. Neprekidno šalje svjetlosne impulse prema cilju, a zatim koristi senzor za primanje svjetlosti koja se vraća s objekta i dobiva udaljenost ciljanog objekta detektiranjem vremena leta (povratnog puta) svjetlosnog impulsa.

TOF kamere obično koriste metodu vremena leta pri mjerenju udaljenosti, odnosno kada se koriste ultrazvučni valovi itd., ne zaboravite izmjeriti i možete dodatno razumjeti udaljenost. Ovo mjerenje udaljenosti može se provesti putem svjetlosnih zraka, tako da su prednosti u stvarnoj upotrebi i dalje vrlo očite. Kada se koristi ova kamera, veličina se može mjeriti snimanjem, što je vrlo praktično. A ovaj način korištenja je putem refleksije svjetlosti, udaljenost se može saznati izračunavanjem vremena povratka, a adekvatnija percepcija može se dobiti putem senzora. Prednost korištenja ove vrste kamere je vrlo očita. Ne samo da su pikseli veći, već i dodavanje ovog senzora može učiniti akviziciju na karti veličine realističnijom, i nema potrebe za pokretnim dijelovima, a bolji rezultati mogu se dobiti samo mjerenjem. Vrlo je korisno u praktičnim primjenama, bilo da se radi o pozicioniranju ili mjerenju, sve dok imate ovu vrstu kamere, možete postati oči više strojeva i opreme u stvarnom radu i doista dovršiti automatski rad.

TOF kamere mogu automatski izbjegavati prepreke tijekom upotrebe. Zahvaljujući senzorskim performansama, automatizacija se može učinkovito ostvariti, a prednosti korištenja ove kamere su vrlo očite. Ne samo da može pravovremeno pratiti volumen i informacije, već i rukovati teretom. Poboljšanje automatizacije je učinkovitije, može ubrzati poboljšanje učinkovitosti i postići velike prednosti u mjerenju udaljenosti i prikazu slike. Jezgra ove kamere je... Pruža bolje rezultate, a putem pulsnog okidanja možete znati detaljan cilj, ne samo pratiti, već i izvoditi trodimenzionalno modeliranje na slici, što se može reći da je vrlo precizno.

KakoVremenski okvirKamere rade

TOF kamere koriste aktivnu detekciju svjetla i obično uključuju sljedeće dijelove:

1. Jedinica za ozračivanje

Jedinica za ozračivanje mora pulsirati modulirajući izvor svjetlosti prije emitiranja, a frekvencija moduliranog svjetlosnog impulsa može doseći i do 100 MHz. Kao rezultat toga, izvor svjetlosti se uključuje i isključuje tisuće puta tijekom snimanja slike. Svaki svjetlosni impuls traje samo nekoliko nanosekundi. Parametar vremena ekspozicije kamere određuje broj impulsa po slici.

Za postizanje točnih mjerenja, svjetlosni impulsi moraju biti precizno kontrolirani kako bi imali potpuno isto trajanje, vrijeme porasta i vrijeme pada. Jer čak i mala odstupanja od samo jedne nanosekunde mogu uzrokovati pogreške u mjerenju udaljenosti do 15 cm.

Tako visoke modulacijske frekvencije i preciznost mogu se postići samo sofisticiranim LED diodama ili laserskim diodama.

Općenito, izvor svjetlosti za ozračivanje je infracrveni izvor svjetlosti nevidljiv ljudskom oku.

2. Optička leća

Koristi se za skupljanje reflektirane svjetlosti i formiranje slike na optičkom senzoru. Međutim, za razliku od običnih optičkih leća, ovdje je potrebno dodati pojasnopropusni filtar kako bi se osiguralo da može ući samo svjetlost iste valne duljine kao i izvor osvjetljenja. Svrha ovoga je suzbijanje nekoherentnih izvora svjetlosti radi smanjenja šuma, a istovremeno sprječavanje prekomjernog osvjetljenja fotosenzitivnog senzora zbog vanjske svjetlosne interferencije.

3. Senzor slike

Jezgra TOF kamere. Struktura senzora slična je strukturi običnog senzora slike, ali je složenija od senzora slike. Sadrži 2 ili više zatvarača za uzorkovanje reflektirane svjetlosti u različitim vremenima. Stoga je piksel TOF čipa mnogo veći od opće veličine piksela senzora slike, obično oko 100µm.

4. Upravljačka jedinica

Slijed svjetlosnih impulsa koje aktivira elektronička upravljačka jedinica kamere precizno je sinkroniziran s otvaranjem/zatvaranjem elektroničkog zatvarača čipa. Ona vrši očitavanje i pretvorbu naboja senzora te ih usmjerava prema jedinici za analizu i podatkovnom sučelju.

5. Računalna jedinica

Računalna jedinica može snimati precizne karte dubine. Karta dubine je obično slika u sivim tonovima, gdje svaka vrijednost predstavlja udaljenost između površine koja reflektira svjetlost i kamere. Kako bi se dobili bolji rezultati, obično se provodi kalibracija podataka.

Kako TOF mjeri udaljenost?

Izvor svjetlosti za osvjetljenje općenito se modulira pravokutnim valnim impulsima, jer je to relativno jednostavno implementirati digitalnim sklopovima. Svaki piksel dubinske kamere sastoji se od fotosenzibilne jedinice (kao što je fotodioda) koja može pretvoriti upadnu svjetlost u električnu struju. Fotosenzibilna jedinica spojena je s više visokofrekventnih prekidača (G1, G2 na slici ispod) kako bi se struja vodila u različite kondenzatore koji mogu pohranjivati ​​naboje (S1, S2 na slici ispod).

Upravljačka jedinica na kameri uključuje i isključuje izvor svjetlosti, šaljući svjetlosni impuls. U istom trenutku, upravljačka jedinica otvara i zatvara elektronički zatvarač na čipu. Naboj S₀generiran na ovaj način svjetlosnim impulsom pohranjuje se na fotosenzitivnom elementu.

Zatim, upravljačka jedinica drugi put uključuje i isključuje izvor svjetlosti. Ovaj put zatvarač se otvara kasnije, u trenutku kada se izvor svjetlosti isključi. Naboj S₁sada generirani također se pohranjuje na fotoosjetljivom elementu.

Budući da je trajanje jednog svjetlosnog impulsa tako kratko, ovaj se postupak ponavlja tisuće puta dok se ne postigne vrijeme ekspozicije. Vrijednosti u svjetlosnom senzoru se zatim očitavaju i stvarna udaljenost se može izračunati iz tih vrijednosti.

Imajte na umu da je brzina svjetlosti c, t_pje trajanje svjetlosnog impulsa, S₀predstavlja naboj koji je prikupio raniji zatvarač, a S₁predstavlja naboj prikupljen odgođenim zatvaračem, tada se udaljenost d može izračunati sljedećom formulom:

Najmanja mjerljiva udaljenost je kada se sav naboj skupi u S0 tijekom ranijeg perioda zatvarača, a nikakav naboj se ne skupi u S1 tijekom perioda odgođenog zatvarača, tj. S1 = 0. Zamjenom u formulu dobit ćemo minimalnu mjerljivu udaljenost d=0.

Najveća mjerljiva udaljenost je ona gdje se sav naboj skuplja u S1, a u S0 se uopće ne skuplja naboj. Formula tada daje d = 0,5 xc × tp. Maksimalna mjerljiva udaljenost stoga je određena širinom svjetlosnog impulsa. Na primjer, tp = 50 ns, zamjenom u gornju formulu, maksimalna mjerna udaljenost d = 7,5 m.

Dizajn hardvera i značajke proizvoda

Usvojite najnaprednije TOF hardversko rješenje na svijetu; sigurni laser klase I, visoka rezolucija piksela, kamera industrijske kvalitete, male veličine, može se koristiti za prikupljanje informacija o dubini na velikim udaljenostima u zatvorenom i na otvorenom.

Algoritam za obradu slike

Koristeći vodeći svjetski algoritam za obradu i analizu slika, ima snažnu sposobnost obrade, zauzima manje CPU resursa, ima visoku točnost i dobru kompatibilnost.

Primjene

Digitalne industrijske kamere uglavnom se koriste u tvorničkoj automatizaciji, AGV navigaciji, mjerenju prostora, inteligentnom prometu i transportu (ITS) te medicinskim i biološkim znanostima. Naše kamere za skeniranje područja, linijsko skeniranje i mrežne kamere široko se koriste u mjerenju položaja i orijentacije objekata, praćenju aktivnosti i statusa pacijenata, prepoznavanju lica, praćenju prometa, elektroničkoj i poluvodičkoj inspekciji, brojanju ljudi i mjerenju redova čekanja te drugim područjima.

www.hampotech.com

fairy@hampotech.com