מהי מצלמת TOF?ואיך זה עובד?

TOF 3DCאמרה

מצלמת TOF 3D בנויה בטכנולוגיית ההדמיה התלת מימדית המתקדמת ביותר.מצלמת העומק TOF (Time of Flight) היא דור חדש של מוצרי טכנולוגיית זיהוי מרחק והדמיה תלת מימדית.הוא שולח ברציפות פולסי אור למטרה, ולאחר מכן משתמש בחיישן כדי לקבל את האור המוחזר מהאובייקט, ומשיג את מרחק אובייקט המטרה על ידי זיהוי זמן הטיסה (הלוך ושוב) של פעימת האור.

מצלמות TOF משתמשות לרוב בשיטת זמן הטיסה במדידת מרחק, כלומר בעת שימוש בגלים קוליים וכדומה, זכרו למדוד, ותוכלו להבין 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 השימוש הזו 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 ברור מאוד.לא רק הפיקסלים גבוהים יותר, אלא גם הוספת החיישן הזה יכולה להפוך את הרכישה במפת הגודל למציאותית יותר, ואין צורך בחלקים נעים, וניתן להשיג תוצאות טובות יותר רק על ידי מדידה.זה מאוד יתרון ביישומים מעשיים, בין אם זה מיקום או מדידה, כל עוד יש לך סוג כזה של מצלמה, אתה יכול 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 בשימוש במצלמה זו ברורים מאוד.הוא יכול לא רק לדעת את הנפח והמידע בזמן, אלא גם בטיפול במטען, שיפור האוטומציה יעיל יותר, יכול להאיץ את שיפור היעילות ויכול להשיג יתרונות גדולים במדידת מרחק והצגת תמונה.הליבה של מצלמה זו יכולה.הוא מציג תוצאות טובות יותר, ובאמצעות הפעלת דופק, אתה יכול לדעת את היעד המפורט, לא רק יכול לעקוב, אלא גם לבצע מידול תלת מימדי על התמונה, שניתן לומר שהוא מדויק מאוד.

אֵיךTOFמצלמות עובדות

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

1. יחידת הקרנה

יחידת ההקרנה צריכה לווסת את מקור האור בפעימה לפני פליטת, ותדר פולס האור המאופנן יכול להגיע עד 100 מגה-הרץ.כתוצאה מכך, מקור האור מופעל ומכבה אלפי פעמים במהלך לכידת התמונה.כל פעימת אור היא באורך של כמה ננו-שניות בלבד.פרמטר זמן החשיפה של המצלמה קובע את מספר הפולסים לתמונה.

כדי להשיג מדידות מדויקות, יש לשלוט במדויק על פעימות האור כדי שיהיו בדיוק אותו משך, זמן עלייה וזמן נפילה.כי אפילו סטיות קטנות של ננו-שנייה אחת בלבד יכולות לייצר שגיאות מדידת מרחק של עד 15 ס"מ.

ניתן להשיג תדרי אפנון ודיוק כה גבוהים רק עם נוריות LED או דיודות לייזר מתוחכמות.

באופן כללי, מקור האור הקרינה הוא מקור אור אינפרא אדום שאינו 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 פס פס כדי להבטיח שרק אור בעל אורך גל זהה לזה של מקור ההארה יכול להיכנס.המטרה של זה היא לדכא מקורות אור לא קוהרנטיים כדי להפחית רעש, תוך מניעת חשיפת יתר של החיישן הרגיש לאור בגלל הפרעות אור חיצוניות.

3. חיישן הדמיה

הליבה של מצלמת TOF.מבנה החיישן דומה לזה של חיישן תמונה רגיל, אך הוא מורכב יותר מחיישן תמונה.הוא מכיל 2 תריסים או יותר לדגימת אור מוחזר בזמנים שונים.לכן, פיקסל שבב TOF גדול בהרבה מגודל פיקסל חיישן התמונה הכללי, בדרך כלל סביב 100um.

4. יחידת בקרה

רצף פעימות האור המופעל על ידי יחידת הבקרה האלקטרונית של המצלמה מסונכרן במדויק עם הפתיחה/סגירה של התריס האלקטרוני של השבב.הוא מבצע קריאה והמרה 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, כאשר כל ערך מייצג את המרחק בין המשטח מחזיר האור לבין המצלמה.על מנת לקבל תוצאות טובות יותר, מבוצע בדרך כלל כיול נתונים.

כיצד TOF מודד מרחק?

מקור האור התאורה מאופנן בדרך כלל על ידי פעימות גל ריבועיות, מכיוון שקל יחסית ליישם אותו עם מעגלים דיגיטליים.כל פיקסל של מצלמת העומק מורכב מיחידה רגישה לאור (כגון פוטודיודה), שיכולה להמיר אור חודר לזרם חשמלי.היחידה הרגישה לאור מחוברת למספר מתגים בתדר גבוה (G1, G2 באיור למטה) כדי להוביל את הזרם לתוך קבלים שונים שיכולים לאחסן מטענים (S1, S2 באיור למטה).

יחידת בקרה במצלמה מדליקה ומכבה את מקור האור, ושולחת דופק של אור.באותו רגע, יחידת הבקרה נפתחת וסוגרת את התריס האלקטרוני על השבב.החיובים₀שנוצר בדרך זו על ידי דופק האור מאוחסן על האלמנט הרגיש לאור.

לאחר מכן, יחידת הבקרה מדליקה ומכבה את מקור האור בפעם השנייה.הפעם התריס נפתח מאוחר יותר, בנקודת הזמן שבה מקור האור כבוי.החיובים₁שנוצר כעת מאוחסן גם באלמנט הרגיש לאור.

מכיוון שמשך פעימת אור בודדת כה קצר, תהליך זה חוזר על עצמו אלפי פעמים עד שמגיעים לזמן החשיפה.לאחר מכן קוראים את הערכים בחיישן האור וניתן לחשב את המרחק בפועל מתוך ערכים אלו.

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

המרחק הנמדד הקטן ביותר הוא כאשר כל המטען נאסף ב-S0 בתקופת התריס המוקדמת יותר ולא נאסף מטען ב-S1 במהלך תקופת התריס המושהה, כלומר S1 = 0. החלפה בנוסחה תיתן את המרחק המינימלי הנמדד d=0.

המרחק הנמדד הגדול ביותר הוא המקום בו כל המטען נאסף ב-S1 ולא נאסף מטען כלל ב-S0.לאחר מכן הנוסחה מניבה d = 0.5 xc × tp.המרחק המרבי הנמדד נקבע לפיכך לפי רוחב דופק האור.לדוגמה, tp = 50 ns, תוך החלפת הנוסחה לעיל, מרחק המדידה המרבי d = 7.5m.

עיצוב חומרה ותכונות המוצר

אמצו את פתרון החומרה TOF המתקדם ביותר בעולם;לייזר בטוח Class I, רזולוציית פיקסלים גבוהה, מצלמה בדרגה תעשייתית, בגודל קטן, ניתן להשתמש לאיסוף מידע עומק פנימי וחיצוני למרחקים ארוכים.

אלגוריתם עיבוד תמונה

באמצעות אלגוריתם עיבוד וניתוח תמונות המובילים בעולם, יש לו יכולת עיבוד חזקה, תופס פחות משאבי CPU, בעל דיוק גבוה ותאימות טובה.

יישומים

מצלמות תעשייתיות דיגיטליות המשמשות בעיקר באוטומציה של מפעלים, ניווט AGV, מדידת שטח, תעבורה ותחבורה חכמה (ITS), ומדעי הרפואה ומדעי החיים.סריקת השטח, סריקת הקו ומצלמות הרשת שלנו נמצאות בשימוש נרחב במדידת מיקום וכיוון אובייקט, ניטור פעילות ומצב של מטופלים, זיהוי פנים, ניטור תעבורה, בדיקת אלקטרונית ומוליכים למחצה, ספירת אנשים ומדידת תורים ותחומים נוספים.

www.hampotech.com

fairy@hampotech.com