מהי מצלמת TOF? ואיך היא עובדת?

TOF תלת-ממדCאמרה

מצלמת TOF 3D בנויה עם טכנולוגיית ההדמיה התלת-ממדית המתקדמת ביותר. מצלמת העומק TOF (זמן טיסה) היא דור חדש של מוצרי טכנולוגיית גילוי מרחק והדמיה תלת-ממדית. היא שולחת פולסי אור באופן רציף למטרה, ולאחר מכן משתמשת בחיישן כדי לקלוט את האור המוחזר מהאובייקט, ומקבלת את מרחק אובייקט המטרה על ידי זיהוי זמן הטיסה (הלוך ושוב) של פולס האור.

מצלמות TOF משתמשות בדרך כלל בשיטת זמן הטיסה במדידת מרחק, כלומר, בעת שימוש בגלי אולטרסאונד וכו', זכרו למדוד, ותוכלו להבין טוב יותר את המרחק. מדידת מרחק זו יכולה להתבצע באמצעות קרני אור, כך שהיתרונות בשימוש בפועל עדיין ברורים מאוד. , כאשר משתמשים במצלמה זו, ניתן למדוד את הגודל באמצעות הדמיה, וזה מאוד נוח. ודרך שימוש זו היא באמצעות החזרת אור, ניתן לדעת את המרחק על ידי חישוב זמן החזרה, וניתן לקבל תפיסה נאותה יותר באמצעות החיישן. היתרון בשימוש במצלמה מסוג זה הוא ברור מאוד. לא רק שהפיקסלים גבוהים יותר, אלא שגם הוספת חיישן זה יכולה להפוך את הרכישה על מפת הגודל לריאליסטית יותר, ואין צורך בחלקים נעים, וניתן להשיג תוצאות טובות יותר רק על ידי מדידה. זה יתרון מאוד ביישומים מעשיים, בין אם מדובר במיקום או מדידה, כל עוד יש לכם מצלמה מסוג זה, תוכלו להפוך לעיניים של יותר מכונות וציוד בפעולה בפועל, ולהשלים באמת את הפעולה האוטומטית.

מצלמות TOF יכולות להימנע אוטומטית ממכשולים בשימוש. באמצעות ביצועי החישה, ניתן לממש ביעילות את השימוש באוטומציה, והיתרונות של שימוש במצלמה זו ברורים מאוד. היא יכולה לא רק לדעת את הנפח והמידע בזמן, אלא גם בטיפול במטענים. שיפור האוטומציה יעיל יותר, יכול להאיץ את שיפור היעילות, ויכול להשיג יתרונות גדולים במדידת מרחק והצגת תמונה. הליבה של מצלמה זו יכולה. היא מציגה תוצאות טובות יותר, ובאמצעות הפעלת פולסים, ניתן לדעת את המטרה בפירוט, לא רק לעקוב, אלא גם לבצע מידול תלת מימדי על התמונה, שניתן לומר שהוא מדויק מאוד.

אֵיךTOFמצלמות עבודה

מצלמות TOF משתמשות בזיהוי אור אקטיבי ובדרך כלל כוללות את החלקים הבאים:

1. יחידת הקרנה

יחידת הקרינה צריכה לווסת את מקור האור בפולסים לפני פליטתו, ותדירות פולסי האור המווסתת יכולה להגיע עד 100 מגה-הרץ. כתוצאה מכך, מקור האור נדלק ונכבה אלפי פעמים במהלך צילום התמונה. כל פולס אור הוא באורך של כמה ננו-שניות בלבד. פרמטר זמן החשיפה של המצלמה קובע את מספר הפולסים לתמונה.

כדי להשיג מדידות מדויקות, יש לשלוט בפולסי האור בצורה מדויקת כך שיהיו להם בדיוק אותו משך זמן, זמן עלייה וזמן ירידה. מכיוון שאפילו סטיות קטנות של ננו-שנייה אחת בלבד יכולות לייצר שגיאות מדידת מרחק של עד 15 ס"מ.

ניתן להשיג תדרי אפנון גבוהים ודיוק כאלה רק באמצעות נוריות LED מתוחכמות או דיודות לייזר.

באופן כללי, מקור אור הקרינה הוא מקור אור אינפרא אדום בלתי נראה לעין האנושית.

2. עדשה אופטית

הוא משמש לאיסוף אור מוחזר ויצירת תמונה על חיישן אופטי. עם זאת, בניגוד לעדשות אופטיות רגילות, יש להוסיף כאן מסנן מעביר פס כדי להבטיח שרק אור באותו אורך גל כמו מקור התאורה יוכל להיכנס. מטרת הדבר היא לדכא מקורות אור לא קוהרנטיים כדי להפחית רעש, תוך מניעת חשיפת יתר של החיישן הרגיש לאור עקב הפרעות אור חיצוניות.

3. חיישן הדמיה

ליבת מצלמת TOF. מבנה החיישן דומה לזה של חיישן תמונה רגיל, אך הוא מורכב יותר מחיישן תמונה. הוא מכיל 2 תריסים או יותר כדי לדגום אור מוחזר בזמנים שונים. לכן, פיקסל שבב ה-TOF גדול בהרבה מגודל הפיקסל הכללי של חיישן התמונה, בדרך כלל בסביבות 100 מיקרון.

4. יחידת בקרה

רצף פעימות האור המופעלות על ידי יחידת הבקרה האלקטרונית של המצלמה מסונכרן במדויק עם הפתיחה/סגירה של התריס האלקטרוני של השבב. הוא מבצע קריאת המרה של מטעני החיישן ומפנה אותם ליחידת הניתוח ולממשק הנתונים.

5. יחידת מחשוב

יחידת המחשוב יכולה להקליט מפות עומק מדויקות. מפת עומק היא בדרך כלל תמונה בגווני אפור, שבה כל ערך מייצג את המרחק בין המשטח המחזיר אור למצלמה. על מנת לקבל תוצאות טובות יותר, בדרך כלל מתבצע כיול נתונים.

כיצד TOF מודד מרחק?

מקור האור של התאורה מווסת בדרך כלל על ידי פולסים של גל מרובע, מכיוון שקל יחסית ליישם אותם עם מעגלים דיגיטליים. כל פיקסל במצלמת העומק מורכב מיחידה רגישה לאור (כגון פוטודיודה), שיכולה להמיר אור פוגע לזרם חשמלי. היחידה הרגישה לאור מחוברת למספר מתגים בתדר גבוה (G1, G2 באיור למטה) כדי לנתב את הזרם לקבלים שונים שיכולים לאחסן מטענים (S1, S2 באיור למטה).

יחידת בקרה במצלמה מפעילה ומכבה את מקור האור, ושולחת פולס אור. באותו רגע, יחידת הבקרה פותחת וסוגרת את התריס האלקטרוני שעל השבב. המטען S₀הנוצר בדרך זו על ידי פולס האור מאוחסן על האלמנט הרגיש לאור.

לאחר מכן, יחידת הבקרה מפעילה ומכבה את מקור האור בפעם השנייה. הפעם התריס נפתח מאוחר יותר, בנקודת הזמן בה מקור האור כבוי. המטען S₁התוצאה שנוצרת כעת מאוחסנת גם על האלמנט הרגיש לאור.

מכיוון שמשך פעימת אור בודדת כה קצר, תהליך זה חוזר על עצמו אלפי פעמים עד להגעה לזמן החשיפה. לאחר מכן נקראים הערכים בחיישן האור וניתן לחשב את המרחק בפועל מערכים אלה.

שימו לב שמהירות האור היא c, t_pהוא משך פעימת האור, S₀מייצג את המטען שנאסף על ידי התריס הקודם, ו-S₁מייצג את המטען שנאסף על ידי התריס המושהה, אזי ניתן לחשב את המרחק d לפי הנוסחה הבאה:

המרחק המדיד הקטן ביותר הוא כאשר כל המטען נאסף ב-S0 במהלך תקופת התריס המוקדמת ואין מטען נאסף ב-S1 במהלך תקופת התריס המושהית, כלומר S1 = 0. הצבה בנוסחה תיתן את המרחק המדיד המינימלי d=0.

המרחק המדיד הגדול ביותר הוא כאשר כל המטען נאסף ב-S1 ואין מטען נאסף כלל ב-S0. הנוסחה מניבה אם כן d = 0.5 xc × tp. המרחק המדיד המקסימלי נקבע לפיכך על ידי רוחב פולס האור. לדוגמה, tp = 50 ננו-שניות, אם נצמיד לנוסחה לעיל, מרחק המדידה המקסימלי d = 7.5 מטר.

עיצוב חומרה ותכונות מוצר

אימוץ פתרון חומרת TOF המתקדם ביותר בעולם; לייזר בטוח Class I, רזולוציית פיקסלים גבוהה, מצלמה ברמה תעשייתית, גודל קטן, ניתן להשתמש בו לאיסוף מידע עומק למרחקים ארוכים בתוך הבית וחיצוני.

אלגוריתם עיבוד תמונה

באמצעות אלגוריתם עיבוד וניתוח התמונה המוביל בעולם, הוא בעל יכולת עיבוד חזקה, צורך פחות משאבי מעבד, דיוק גבוה ותאימות טובה.

יישומים

מצלמות דיגיטליות תעשייתיות משמשות בעיקר באוטומציה של מפעלים, ניווט AGV, מדידת מרחב, תנועה ותחבורה חכמה (ITS), ורפואה ומדעי החיים. מצלמות סריקת השטח, סריקת הקווים והרשת שלנו נמצאות בשימוש נרחב במדידת מיקום וכיוון עצמים, ניטור פעילות וסטטוס מטופלים, זיהוי פנים, ניטור תנועה, בדיקה אלקטרונית ומוליכים למחצה, ספירת אנשים ומדידת תורים ותחומים אחרים.

www.hampotech.com

fairy@hampotech.com