TOF 3DCamera
A TOF 3D kamera a legfejlettebb háromdimenziós képalkotó technológiával készült. A TOF (repülési idő) mélységérzékelő kamera a távolságérzékelés és a 3D képalkotási technológia új generációs terméke. Folyamatosan fényimpulzusokat küld a célpontra, majd az érzékelő segítségével érzékeli a tárgyról visszaverődő fényt, és a fényimpulzus repülési (oda-vissza) idejének érzékelésével meghatározza a célpont távolságát.
A TOF kamerák általában a repülési idő módszerét használják a távolságmérésben, azaz ultrahangos hullámok stb. használatakor ne felejtsük el a mérést, és így jobban megérthetjük a távolságot. Ez a távolságmérés fénysugarakkal is elvégezhető, így a tényleges használat előnyei továbbra is nyilvánvalóak. Amikor ezt a kamerát használják, a méret képalkotással mérhető, ami nagyon kényelmes. Ez a használati mód a fényvisszaverődésen alapul, a távolság a visszatérési idő kiszámításával ismerhető meg, és az érzékelőn keresztül megfelelőbb érzékelés érhető el. Az ilyen típusú kamerák használatának előnye nagyon nyilvánvaló. Nemcsak a pixelek száma magasabb, hanem az érzékelő hozzáadása is realisztikusabbá teszi a mérettérképen való adatgyűjtést, nincs szükség mozgó alkatrészekre, és jobb eredményeket lehet elérni csak méréssel. Nagyon előnyös a gyakorlati alkalmazásokban, legyen szó pozicionálással vagy méréssel, amíg rendelkezünk egy ilyen típusú kamerával, több gép és berendezés szemévé válhatunk a tényleges működés során, és valóban elvégezhetjük az automatikus működést.
A TOF kamerák automatikusan elkerülik az akadályokat használat közben. Az érzékelési teljesítménynek köszönhetően az automatizálás hatékonyan megvalósítható, és a kamera használatának előnyei nagyon nyilvánvalóak. Nemcsak időben tudja meghatározni a mennyiséget és az információkat, hanem a rakománykezelésben is. Az automatizálás fejlesztése hatékonyabbá teszi, felgyorsítja a hatékonyságnövelést, és nagy előnyöket biztosít a távolságmérésben és a képmegjelenítésben. A kamera lényege, hogy jobb eredményeket produkál, és az impulzusindításnak köszönhetően részletesen megismerheti a célpontot, nemcsak nyomon követheti, hanem háromdimenziós modellezést is végezhet a képen, ami nagyon pontosnak mondható.
HogyanTeljesítményKamerák működnek
A TOF kamerák aktív fényérzékelést használnak, és általában a következő alkatrészeket tartalmazzák:
1. Besugárzó egység
A besugárzó egységnek impulzusmodulációt kell végeznie a fényforráson a kibocsátás előtt, és a modulált fényimpulzus-frekvenciája akár 100 MHz is lehet. Ennek eredményeként a fényforrást a képrögzítés során ezerszer be- és kikapcsolják. Minden egyes fényimpulzus mindössze néhány nanoszekundum hosszú. A kamera expozíciós idő paramétere határozza meg a képenkénti impulzusok számát.
A pontos mérések eléréséhez a fényimpulzusokat pontosan szabályozni kell, hogy pontosan azonos időtartammal, felfutási idővel és lefutási idővel rendelkezzenek. Mivel már a kis, mindössze egy nanoszekundumos eltérések is akár 15 cm-es távolságmérési hibákat okozhatnak.
Ilyen magas modulációs frekvenciákat és pontosságot csak kifinomult LED-ekkel vagy lézerdiódákkal lehet elérni.
A besugárzó fényforrás általában egy emberi szem számára láthatatlan infravörös fényforrás.
2. Optikai lencse
A visszavert fény összegyűjtésére és optikai érzékelőn képalkotására szolgál. A hagyományos optikai lencsékkel ellentétben azonban itt egy sáváteresztő szűrőt kell hozzáadni annak biztosítására, hogy csak a fényforrás hullámhosszúságú fény juthasson be. Ennek célja az inkoherens fényforrások elnyomása a zaj csökkentése érdekében, miközben megakadályozza a fényérzékeny érzékelő túlexponálását a külső fényinterferencia miatt.
3. Képalkotó érzékelő
A TOF kamera magja. Az érzékelő felépítése hasonló egy hagyományos képérzékelőéhez, de összetettebb annál. 2 vagy több zárat tartalmaz, amelyek különböző időpontokban mintavételezik a visszavert fényt. Ezért a TOF chip pixelei sokkal nagyobbak, mint az általános képérzékelő pixelmérete, általában 100 µm körüli.
4. Vezérlőegység
A kamera elektronikus vezérlőegysége által kiváltott fényimpulzusok sorozata pontosan szinkronizálva van a chip elektronikus zárjának nyitásával/zárásával. Elvégzi az érzékelő töltéseinek kiolvasását és átalakítását, majd azokat az elemzőegységhez és az adatinterfészhez továbbítja.
5. Számítóegység
A számítási egység pontos mélységtérképeket képes rögzíteni. A mélységtérkép általában egy szürkeárnyalatos kép, ahol minden érték a fényvisszaverő felület és a kamera közötti távolságot jelenti. A jobb eredmények elérése érdekében általában adatkalibrációt végeznek.
Hogyan méri a TOF a távolságot?
A megvilágító fényforrást általában négyszöghullámú impulzusokkal modulálják, mivel ez viszonylag könnyen megvalósítható digitális áramkörökkel. A mélységérzékelő kamera minden pixele egy fényérzékeny egységből (például egy fotodiódából) áll, amely a beeső fényt elektromos árammá alakítja. A fényérzékeny egység több nagyfrekvenciás kapcsolóval (G1, G2 az alábbi ábrán) van összekötve, hogy az áramot különböző kondenzátorokba vezesse, amelyek töltéseket tárolhatnak (S1, S2 az alábbi ábrán).
A kamerán található vezérlőegység be- és kikapcsolja a fényforrást, fényimpulzust küldve ki. Ugyanebben a pillanatban a vezérlőegység kinyitja és bezárja a chipen található elektronikus zárat. A töltés S0Az így létrejövő fényimpulzus a fényérzékeny elemen tárolódik.
Ezután a vezérlőegység másodszor is be- és kikapcsolja a fényforrást. Ezúttal a zár később nyílik ki, abban az időpontban, amikor a fényforrás kikapcsol. A töltés S1A most generált adatot szintén a fényérzékeny elem tárolja.
Mivel egyetlen fényimpulzus időtartama olyan rövid, ezt a folyamatot ezerszer megismétlik, amíg el nem érik az expozíciós időt. Ezután leolvassák a fényérzékelőben lévő értékeket, és ezekből az értékekből kiszámítható a tényleges távolság.
Megjegyzendő, hogy a fénysebesség c, tpa fényimpulzus időtartama, S0a korábbi zár által összegyűjtött töltést jelöli, és S1a késleltetett zár által összegyűjtött töltést jelöli, akkor a d távolság a következő képlettel számítható ki:
A legkisebb mérhető távolság az, amikor az összes töltés az S0-ban gyűlik össze a korábbi záridő alatt, és az S1-ben nem gyűlik össze töltés a késleltetett záridő alatt, azaz S1 = 0. A képletbe behelyettesítve a d=0 legkisebb mérhető távolságot kapjuk.
A legnagyobb mérhető távolság az, ahol az összes töltés az S1-ben gyűlik össze, az S0-ban pedig egyáltalán nem. A képlet ekkor d = 0,5 x c × tp-t eredményez. A maximális mérhető távolságot tehát a fényimpulzus szélessége határozza meg. Például tp = 50 ns, a fenti képletbe behelyettesítve a maximális mérési távolság d = 7,5 m.
Hardvertervezés és termékjellemzők
A világ legfejlettebb TOF hardvermegoldását alkalmazza; I. osztályú biztonságos lézer, nagy pixelfelbontású, ipari minőségű kamera, kis méret, beltéri és kültéri nagy távolságú mélységi információgyűjtéshez használható.
Képfeldolgozó algoritmus
A világ vezető képfeldolgozó és elemző algoritmusát használva erős feldolgozási képességgel rendelkezik, kevesebb CPU-erőforrást igényel, nagy pontossággal és jó kompatibilitással rendelkezik.
Alkalmazások
Digitális ipari kamerákat főként gyárautomatizálásban, AGV navigációban, térmérésben, intelligens közlekedésben és szállításban (ITS), valamint orvostudományban és élettudományokban használnak. Területszkenneres, vonalszkenneres és hálózati kameráinkat széles körben használják tárgyak helyzetének és tájolásának mérésében, betegek aktivitásának és állapotának monitorozásában, arcfelismerésben, forgalomfigyelésben, elektronikai és félvezető vizsgálatokban, személyszámlálásban és sorok mérésében, valamint egyéb területeken.
www.hampotech.com
fairy@hampotech.com
Közzététel ideje: 2023. márc. 7.
