Apa itu Kamera TOF? Dan Bagaimana Cara Kerjanya?

TOF 3DCkamera

Kamera 3D TOF dibangun dengan teknologi pencitraan tiga dimensi tercanggih. Kamera kedalaman TOF (Time of Flight) adalah produk teknologi deteksi jarak dan pencitraan 3D generasi baru. Kamera ini terus menerus mengirimkan pulsa cahaya ke target, kemudian menggunakan sensor untuk menerima cahaya yang dipantulkan kembali dari objek, dan memperoleh jarak objek target dengan mendeteksi waktu tempuh (perjalanan pulang pergi) pulsa cahaya.

Kamera TOF biasanya menggunakan metode waktu tempuh dalam pengukuran jarak, yaitu, ketika menggunakan gelombang ultrasonik, dll., ingatlah untuk mengukur, dan Anda dapat lebih memahami jaraknya. Pengukuran jarak ini dapat dilakukan melalui pancaran cahaya, sehingga keuntungannya dalam penggunaan aktual masih sangat jelas. Ketika kamera ini digunakan, ukurannya dapat diukur dengan pencitraan, yang sangat nyaman. Dan cara penggunaan ini melalui pantulan cahaya, jarak dapat diketahui dengan menghitung waktu kembali, dan persepsi yang lebih memadai dapat diperoleh melalui sensor. Keuntungan menggunakan jenis kamera ini sangat jelas. Tidak hanya pikselnya lebih tinggi, tetapi juga penambahan sensor ini dapat membuat akuisisi pada peta ukuran lebih realistis, dan tidak perlu bagian yang bergerak, dan hasil yang lebih baik dapat diperoleh hanya dengan pengukuran. Ini sangat menguntungkan dalam aplikasi praktis, baik itu penentuan posisi atau pengukuran, selama Anda memiliki jenis kamera ini, Anda dapat menjadi mata dari lebih banyak mesin dan peralatan dalam operasi aktual, dan benar-benar menyelesaikan operasi otomatis.

Kamera TOF dapat secara otomatis menghindari rintangan saat digunakan. Melalui kinerja penginderaannya, penggunaan otomatisasi dapat direalisasikan secara efektif, dan keunggulan penggunaan kamera ini sangat jelas. Kamera ini tidak hanya dapat mengetahui volume dan informasi secara tepat waktu, tetapi juga dalam penanganan kargo, peningkatan otomatisasi menjadi lebih efisien, dapat mempercepat peningkatan efisiensi, dan dapat memperoleh keuntungan besar dalam pengukuran jarak dan presentasi gambar. Inti dari kamera ini adalah kemampuannya untuk memberikan hasil yang lebih baik, dan melalui pemicuan pulsa, Anda dapat mengetahui target secara detail, tidak hanya dapat melacak, tetapi juga dapat melakukan pemodelan tiga dimensi pada gambar, yang dapat dikatakan sangat akurat.

BagaimanaTOFKamera Berfungsi

Kamera TOF menggunakan deteksi cahaya aktif dan biasanya mencakup bagian-bagian berikut:

1. Unit iradiasi

Unit iradiasi perlu memodulasi sumber cahaya dengan pulsa sebelum memancarkan cahaya, dan frekuensi pulsa cahaya termodulasi dapat mencapai 100MHz. Akibatnya, sumber cahaya dinyalakan dan dimatikan ribuan kali selama pengambilan gambar. Setiap pulsa cahaya hanya berlangsung beberapa nanodetik. Parameter waktu pencahayaan kamera menentukan jumlah pulsa per gambar.

Untuk mendapatkan pengukuran yang akurat, pulsa cahaya harus dikontrol secara tepat agar memiliki durasi, waktu naik, dan waktu turun yang persis sama. Karena bahkan penyimpangan kecil hanya satu nanodetik dapat menghasilkan kesalahan pengukuran jarak hingga 15 cm.

Frekuensi modulasi dan presisi yang sangat tinggi seperti itu hanya dapat dicapai dengan LED atau dioda laser yang canggih.

Secara umum, sumber cahaya penyinaran adalah sumber cahaya inframerah yang tidak terlihat oleh mata manusia.

2. Lensa optik

Fungsinya adalah untuk mengumpulkan cahaya pantulan dan membentuk gambar pada sensor optik. Namun, tidak seperti lensa optik biasa, filter bandpass perlu ditambahkan di sini untuk memastikan bahwa hanya cahaya dengan panjang gelombang yang sama dengan sumber iluminasi yang dapat masuk. Tujuannya adalah untuk menekan sumber cahaya yang tidak koheren guna mengurangi noise, sekaligus mencegah sensor fotosensitif dari paparan berlebih akibat interferensi cahaya eksternal.

3. Sensor pencitraan

Inti dari kamera TOF. Struktur sensornya mirip dengan sensor gambar biasa, tetapi lebih kompleks daripada sensor gambar. Sensor ini memiliki 2 atau lebih rana untuk mengambil sampel cahaya pantulan pada waktu yang berbeda. Oleh karena itu, piksel chip TOF jauh lebih besar daripada ukuran piksel sensor gambar umum, biasanya sekitar 100µm.

4. Unit kontrol

Rangkaian pulsa cahaya yang dipicu oleh unit kontrol elektronik kamera disinkronkan secara tepat dengan pembukaan/penutupan rana elektronik chip. Unit ini melakukan pembacaan dan konversi muatan sensor serta mengarahkannya ke unit analisis dan antarmuka data.

5. Unit Komputasi

Unit komputasi dapat merekam peta kedalaman yang presisi. Peta kedalaman biasanya berupa gambar skala abu-abu, di mana setiap nilai mewakili jarak antara permukaan pemantul cahaya dan kamera. Untuk mendapatkan hasil yang lebih baik, kalibrasi data biasanya dilakukan.

Bagaimana cara TOF mengukur jarak?

Sumber cahaya penerangan umumnya dimodulasi oleh pulsa gelombang persegi, karena relatif mudah diimplementasikan dengan sirkuit digital. Setiap piksel kamera kedalaman terdiri dari unit fotosensitif (seperti fotodioda), yang dapat mengubah cahaya yang datang menjadi arus listrik. Unit fotosensitif dihubungkan dengan beberapa sakelar frekuensi tinggi (G1, G2 pada gambar di bawah) untuk mengarahkan arus ke kapasitor berbeda yang dapat menyimpan muatan (S1, S2 pada gambar di bawah).

Unit kontrol pada kamera menghidupkan dan mematikan sumber cahaya, mengirimkan pulsa cahaya. Pada saat yang sama, unit kontrol membuka dan menutup rana elektronik pada chip. Muatan S₀Sinyal yang dihasilkan dengan cara ini oleh pulsa cahaya disimpan pada elemen fotosensitif.

Kemudian, unit kontrol menghidupkan dan mematikan sumber cahaya untuk kedua kalinya. Kali ini rana terbuka lebih lambat, pada saat sumber cahaya dimatikan. Muatan S₁Data yang dihasilkan sekarang juga disimpan pada elemen fotosensitif.

Karena durasi satu pulsa cahaya sangat singkat, proses ini diulang ribuan kali hingga waktu pemaparan tercapai. Nilai-nilai pada sensor cahaya kemudian dibaca dan jarak sebenarnya dapat dihitung dari nilai-nilai tersebut.

Perhatikan bahwa kecepatan cahaya adalah c, t_padalah durasi pulsa cahaya, S₀mewakili muatan yang dikumpulkan oleh rana sebelumnya, dan S₁Jika mewakili muatan yang dikumpulkan oleh rana tunda, maka jarak d dapat dihitung dengan rumus berikut:

Jarak terukur terkecil terjadi ketika semua muatan terkumpul di S0 selama periode rana awal dan tidak ada muatan yang terkumpul di S1 ​​selama periode rana tertunda, yaitu S1 = 0. Dengan mensubstitusikan ke dalam rumus, akan diperoleh jarak terukur minimum d=0.

Jarak terukur terbesar adalah ketika semua muatan terkumpul di S1 ​​dan tidak ada muatan yang terkumpul sama sekali di S0. Rumus tersebut kemudian menghasilkan d = 0,5 xc × tp. Oleh karena itu, jarak terukur maksimum ditentukan oleh lebar pulsa cahaya. Misalnya, tp = 50 ns, dengan mensubstitusikan ke dalam rumus di atas, jarak pengukuran maksimum d = 7,5 m.

Desain perangkat keras dan fitur produk

Mengadopsi solusi perangkat keras TOF tercanggih di dunia; laser aman Kelas I, resolusi piksel tinggi, kamera kelas industri, ukuran kecil, dapat digunakan untuk pengumpulan informasi kedalaman jarak jauh di dalam dan luar ruangan.

Algoritma pengolahan gambar

Dengan menggunakan algoritma pemrosesan dan analisis gambar terkemuka di dunia, ia memiliki kemampuan pemrosesan yang kuat, menggunakan lebih sedikit sumber daya CPU, memiliki akurasi tinggi, dan kompatibilitas yang baik.

Aplikasi

Kamera industri digital terutama digunakan dalam otomatisasi pabrik, navigasi AGV, pengukuran ruang, lalu lintas dan transportasi cerdas (ITS), serta bidang medis dan ilmu hayati. Kamera pemindaian area, pemindaian garis, dan jaringan kami banyak digunakan dalam pengukuran posisi dan orientasi objek, pemantauan aktivitas dan status pasien, pengenalan wajah, pemantauan lalu lintas, inspeksi elektronik dan semikonduktor, penghitungan orang dan pengukuran antrian, serta bidang lainnya.

www.hampotech.com

fairy@hampotech.com