Ի՞նչ է TOF տեսախցիկը և ինչպե՞ս է այն աշխատում։

TOF 3DCամերա

TOF 3D տեսախցիկը կառուցված է եռաչափ պատկերման ամենաառաջադեմ տեխնոլոգիայով: TOF (թռիչքի ժամանակ) խորության տեսախցիկը հեռավորության հայտնաբերման և 3D պատկերման տեխնոլոգիական արտադրանքի նոր սերունդ է: Այն անընդհատ լույսի իմպուլսներ է ուղարկում թիրախին, այնուհետև սենսորն օգտագործում է օբյեկտից վերադարձված լույսը ստանալու համար և ստանում է թիրախային օբյեկտի հեռավորությունը՝ հայտնաբերելով լույսի իմպուլսի թռիչքի (շրջադարձային) ժամանակը:

TOF տեսախցիկները սովորաբար օգտագործում են թռիչքի ժամանակի մեթոդը հեռավորության չափման համար, այսինքն՝ ուլտրաձայնային ալիքներ և այլն օգտագործելիս հիշեք չափել, որպեսզի կարողանաք ավելի լավ հասկանալ հեռավորությունը: Այս հեռավորության չափումը կարող է իրականացվել լույսի ճառագայթների միջոցով, ուստի իրական օգտագործման առավելությունները դեռևս շատ ակնհայտ են: Երբ օգտագործվում է այս տեսախցիկը, չափը կարելի է չափել պատկերման միջոցով, ինչը շատ հարմար է: Եվ այս օգտագործման եղանակը լույսի անդրադարձման միջոցով է, հեռավորությունը կարելի է իմանալ վերադարձի ժամանակը հաշվարկելով, և ավելի համարժեք ընկալում կարելի է ստանալ սենսորի միջոցով: Այս տեսակի տեսախցիկի օգտագործման առավելությունը շատ ակնհայտ է: Ոչ միայն պիքսելներն ավելի բարձր են, այլև այս սենսորի ավելացումը կարող է չափերի քարտեզի վրա ձեռքբերումը դարձնել ավելի իրատեսական, և շարժվող մասերի անհրաժեշտություն չկա, և ավելի լավ արդյունքներ կարելի է ստանալ միայն չափելով: Սա շատ առավելություն է գործնական կիրառություններում, լինի դա դիրքավորում, թե չափում, քանի դեռ ունեք այս տեսակի տեսախցիկ, կարող եք դառնալ ավելի շատ մեքենաների և սարքավորումների աչք իրական աշխատանքի մեջ և իսկապես ավարտել ավտոմատ աշխատանքը:

TOF տեսախցիկները կարող են ավտոմատ կերպով խուսափել օգտագործման ժամանակ առաջացող խոչընդոտներից։ Զգացողության արդյունավետության շնորհիվ ավտոմատացման օգտագործումը կարող է արդյունավետորեն իրականացվել, և այս տեսախցիկի օգտագործման առավելությունները շատ ակնհայտ են։ Այն կարող է ոչ միայն ժամանակին որոշել ծավալը և տեղեկատվությունը, այլև բեռնափոխադրման հարցում։ Ավտոմատացման բարելավումն ավելի արդյունավետ է, կարող է արագացնել արդյունավետության բարձրացումը և կարող է մեծ առավելություններ ստանալ հեռավորության չափման և պատկերի ներկայացման հարցում։ Այս տեսախցիկի միջուկը կարող է ցույց տալ ավելի լավ արդյունքներ, և իմպուլսային ակտիվացման միջոցով դուք կարող եք իմանալ թիրախի մանրամասնությունը, ոչ միայն հետևել, այլև կատարել եռաչափ մոդելավորում պատկերի վրա, որը կարելի է ասել, որ շատ ճշգրիտ է։

ԻնչպեսՏՕՖՏեսախցիկների աշխատանք

TOF տեսախցիկները օգտագործում են ակտիվ լույսի հայտնաբերում և սովորաբար ներառում են հետևյալ մասերը՝

1. Ճառագայթման սարք

Ճառագայթման սարքը պետք է լույսի աղբյուրը իմպուլսային մոդուլացնի ճառագայթելուց առաջ, և մոդուլացված լույսի իմպուլսի հաճախականությունը կարող է հասնել մինչև 100 ՄՀց-ի: Արդյունքում, պատկերի նկարահանման ընթացքում լույսի աղբյուրը հազարավոր անգամներ միանում և անջատվում է: Յուրաքանչյուր լույսի իմպուլսի տևողությունը ընդամենը մի քանի նանովայրկյան է: Տեսախցիկի էքսպոզիցիայի ժամանակի պարամետրը որոշում է պատկերի վրա իմպուլսների քանակը:

Ճշգրիտ չափումներ ստանալու համար լույսի իմպուլսները պետք է ճշգրիտ կարգավորվեն՝ ունենալու համար ճիշտ նույն տևողությունը, բարձրացման ժամանակը և անկման ժամանակը։ Քանի որ նույնիսկ ընդամենը մեկ նանովայրկյան փոքր շեղումները կարող են հանգեցնել մինչև 15 սմ հեռավորության չափման սխալների։

Նման բարձր մոդուլյացիայի հաճախականությունների և ճշգրտության կարելի է հասնել միայն բարդ LED-ների կամ լազերային դիոդների միջոցով։

Սովորաբար, ճառագայթման լույսի աղբյուրը մարդու աչքի համար անտեսանելի ինֆրակարմիր լույսի աղբյուր է։

2. Օպտիկական ոսպնյակ

Այն օգտագործվում է անդրադարձված լույսը հավաքելու և օպտիկական սենսորի վրա պատկեր ստեղծելու համար: Սակայն, ի տարբերություն սովորական օպտիկական ոսպնյակների, այստեղ անհրաժեշտ է ավելացնել ժապավենային ֆիլտր՝ ապահովելու համար, որ միայն լուսավորության աղբյուրի հետ նույն ալիքի երկարությամբ լույսը կարողանա մտնել: Սրա նպատակն է ճնշել անհամատեղելի լույսի աղբյուրները՝ աղմուկը նվազեցնելու համար, միաժամանակ կանխելով լուսազգայուն սենսորի գերլուսարձակումը արտաքին լույսի միջամտության պատճառով:

3. Պատկերի սենսոր

TOF տեսախցիկի միջուկը։ Սենսորի կառուցվածքը նման է սովորական պատկերի սենսորի կառուցվածքին, բայց այն ավելի բարդ է, քան պատկերի սենսորը։ Այն պարունակում է 2 կամ ավելի լուսարձակներ՝ տարբեր ժամանակներում անդրադարձված լույսը նմուշառելու համար։ Հետևաբար, TOF չիպի պիքսելը շատ ավելի մեծ է, քան ընդհանուր պատկերի սենսորի պիքսելի չափը, սովորաբար մոտ 100 մկմ։

4. Կառավարման բլոկ

Տեսախցիկի էլեկտրոնային կառավարման բլոկի կողմից ակտիվացող լուսային իմպուլսների հաջորդականությունը ճշգրտորեն համաժամեցված է չիպի էլեկտրոնային փակաղակի բացման/փակման հետ։ Այն կատարում է սենսորի լիցքերի ընթերցում և փոխակերպում և ուղղորդում դրանք վերլուծության բլոկին և տվյալների ինտերֆեյսին։

5. Հաշվողական միավոր

Հաշվողական սարքը կարող է գրանցել ճշգրիտ խորության քարտեզներ: Խորության քարտեզը սովորաբար մոխրագույն երանգների պատկեր է, որտեղ յուրաքանչյուր արժեք ներկայացնում է լույսը արտացոլող մակերեսի և տեսախցիկի միջև եղած հեռավորությունը: Ավելի լավ արդյունքներ ստանալու համար սովորաբար կատարվում է տվյալների կալիբրացում:

Ինչպե՞ս է TOF-ը չափում հեռավորությունը։

Լուսավորության լույսի աղբյուրը սովորաբար մոդուլացվում է քառակուսի ալիքային իմպուլսներով, քանի որ դա համեմատաբար հեշտ է իրականացնել թվային սխեմաներով: Խորության տեսախցիկի յուրաքանչյուր պիքսել կազմված է լուսազգայուն միավորից (օրինակ՝ լուսադիոդ), որը կարող է միջադեպային լույսը վերածել էլեկտրական հոսանքի: Լուսազգայուն միավորը միացված է բազմաթիվ բարձր հաճախականության անջատիչների (G1, G2 ստորև նշված նկարում)՝ հոսանքը ուղղորդելու տարբեր կոնդենսատորների մեջ, որոնք կարող են կուտակել լիցքեր (S1, S2 ստորև նշված նկարում):

Տեսախցիկի վրա գտնվող կառավարման բլոկը միացնում և անջատում է լույսի աղբյուրը՝ ուղարկելով լույսի իմպուլս։ Նույն պահին կառավարման բլոկը բացում և փակում է չիպի էլեկտրոնային փակիչը։ Լիցքը S₀Այս կերպ լույսի իմպուլսի կողմից առաջացած ալիքը պահվում է լուսազգայուն տարրի վրա։

Այնուհետև կառավարման բլոկը լույսի աղբյուրը երկրորդ անգամ միացնում և անջատում է։ Այս անգամ փակաղակը բացվում է ավելի ուշ՝ այն պահին, երբ լույսի աղբյուրը անջատվում է։ Լիցքը S₁այժմ ստեղծվածը նույնպես պահվում է լուսազգայուն տարրի վրա։

Քանի որ մեկ լուսային իմպուլսի տևողությունը շատ կարճ է, այս գործընթացը կրկնվում է հազարավոր անգամներ, մինչև հասնի լուսարձակման ժամանակին։ Այնուհետև լույսի սենսորում գրանցվում են արժեքներ, և այդ արժեքներից կարելի է հաշվարկել իրական հեռավորությունը։

Նշենք, որ լույսի արագությունը c, t է_p-ն լույսի իմպուլսի տևողությունն է, S₀ներկայացնում է նախորդ փակաղակի կողմից հավաքված լիցքը, իսկ S-ը₁ներկայացնում է ուշացած փակաղակի կողմից հավաքված լիցքը, ապա d հեռավորությունը կարելի է հաշվարկել հետևյալ բանաձևով՝

Ամենափոքր չափելի հեռավորությունը այն է, երբ ամբողջ լիցքը հավաքվում է S0-ում ավելի վաղ փակիչի ժամանակահատվածում, իսկ ուշացած փակիչի ժամանակահատվածում S1-ում լիցք չի հավաքվում, այսինքն՝ S1 = 0: Բանաձևում փոխարինելով՝ կստանանք չափելի նվազագույն հեռավորությունը՝ d=0:

Ամենամեծ չափելի հեռավորությունը այն է, որտեղ S1-ում հավաքվում է ամբողջ լիցքը, իսկ S0-ում՝ ընդհանրապես լիցք չի հավաքվում։ Այնուհետև բանաձևը տալիս է d = 0.5 xc × tp: Հետևաբար, առավելագույն չափելի հեռավորությունը որոշվում է լույսի իմպուլսի լայնությամբ: Օրինակ՝ tp = 50 ns, վերը նշված բանաձևում տեղադրելով d = 7.5 մ առավելագույն չափման հեռավորությունը:

Սարքավորումների դիզայն և արտադրանքի առանձնահատկություններ

Կիրառեք աշխարհի ամենաառաջադեմ TOF սարքային լուծումը. I դասի անվտանգ լազեր, բարձր պիքսելային լուծաչափ, արդյունաբերական կարգի տեսախցիկ, փոքր չափս, կարող է օգտագործվել ինչպես ներսի, այնպես էլ դրսի մեծ հեռավորությունների վրա խորության վերաբերյալ տեղեկատվության հավաքագրման համար։

Պատկերի մշակման ալգորիթմ

Օգտագործելով աշխարհի առաջատար պատկերի մշակման և վերլուծության ալգորիթմը, այն ունի հզոր մշակման ունակություն, զբաղեցնում է ավելի քիչ CPU ռեսուրսներ, ունի բարձր ճշգրտություն և լավ համատեղելիություն։

Դիմումներ

Թվային արդյունաբերական տեսախցիկները հիմնականում օգտագործվում են գործարանային ավտոմատացման, AGV նավիգացիայի, տարածության չափման, ինտելեկտուալ երթևեկության և տրանսպորտի (ITS), ինչպես նաև բժշկության և կենսաբանական գիտությունների մեջ: Մեր տարածքի սկանավորման, գծային սկանավորման և ցանցային տեսախցիկները լայնորեն օգտագործվում են օբյեկտի դիրքի և կողմնորոշման չափման, հիվանդների ակտիվության և կարգավիճակի մոնիթորինգի, դեմքի ճանաչման, երթևեկության մոնիթորինգի, էլեկտրոնային և կիսահաղորդչային ստուգման, մարդկանց հաշվարկի և հերթերի չափման և այլ ոլորտներում:

www.hampotech.com

fairy@hampotech.com