TOF 3DCアメラ
TOF 3Dカメラは、最先端の3次元イメージング技術を用いて構築されています。TOF（Time of Flight）深度カメラは、新世代の距離検出および3Dイメージング技術製品です。対象物に光パルスを連続的に送信し、センサーで対象物から反射された光を受信し、光パルスの往復時間を検出することで対象物までの距離を取得します。
TOFカメラは通常、距離測定に飛行時間方式を使用します。つまり、超音波などを使用する場合、測定を忘れないようにすれば、距離をさらに理解できます。この距離測定は光線を通して実行できるため、実際の使用における利点は非常に明白です。このカメラを使用すると、画像によってサイズを測定できるため、非常に便利です。また、この使用方法は光の反射によるもので、戻り時間を計算することで距離を知ることができ、センサーを通してより適切な知覚を得ることができます。この種のカメラを使用する利点は非常に明白です。ピクセル数が高いだけでなく、このセンサーを追加することで、サイズマップの取得がより現実的になり、可動部品が不要になり、測定するだけでより良い結果が得られます。これは、位置決めや測定など、実際のアプリケーションで非常に有利です。この種のカメラさえあれば、実際の操作でより多くの機械や装置の目となり、真に自動操作を完了することができます。
TOFカメラは使用中に障害物を自動的に回避できます。センシング性能により、自動化を効果的に実現でき、このカメラを使用する利点は非常に明白です。リアルタイムでボリュームと情報を把握できるだけでなく、貨物処理における自動化の改善がより効率的になり、効率の向上を加速でき、距離測定と画像表示において大きな利点を得ることができます。このカメラの中核は、より良い結果を提示し、パルストリガーにより詳細なターゲットを把握でき、追跡できるだけでなく、画像上で3次元モデリングを実行できるため、非常に正確であると言えます。
どうやってTOFカメラは動作する
TOFカメラはアクティブ光検出方式を採用しており、通常は以下の部品で構成されています。
1. 照射装置
照射ユニットは、光源を照射する前にパルス変調する必要があり、変調された光パルスの周波数は最大100MHzにも達します。そのため、画像撮影中に光源は数千回もオンオフされます。各光パルスの長さはわずか数ナノ秒です。カメラの露光時間パラメータによって、画像あたりのパルス数が決まります。
正確な測定を行うためには、光パルスの持続時間、立ち上がり時間、立ち下がり時間を完全に一致させるよう精密に制御する必要があります。わずか1ナノ秒のずれでも、距離測定に最大15cmの誤差が生じる可能性があるからです。
このような高い変調周波数と精度は、高度なLEDまたはレーザーダイオードを用いることによってのみ実現可能です。
一般的に、照射光源は人間の目には見えない赤外線光源である。
2. 光学レンズ
これは、反射光を集めて光センサー上に像を形成するために使用されます。ただし、通常の光学レンズとは異なり、ここでは照明光源と同じ波長の光のみが入射するようにバンドパスフィルターを追加する必要があります。これは、非干渉性の光源を抑制してノイズを低減するとともに、外部からの光の干渉によって感光センサーが過露光されるのを防ぐためです。
3. イメージセンサー
TOFカメラの中核部分。センサーの構造は一般的なイメージセンサーと似ているが、イメージセンサーよりも複雑である。反射光を異なるタイミングでサンプリングするために、2つ以上のシャッターを備えている。そのため、TOFチップの画素サイズは一般的なイメージセンサーの画素サイズよりもはるかに大きく、通常は約100μmである。
4. 制御ユニット
カメラの電子制御ユニットによってトリガーされる一連の光パルスは、チップの電子シャッターの開閉と正確に同期しています。センサーの電荷を読み出し、変換し、分析ユニットとデータインターフェースに送信します。
5. 計算ユニット
演算ユニットは高精度な深度マップを記録できる。深度マップは通常グレースケール画像であり、各値は光を反射する表面とカメラ間の距離を表す。より良い結果を得るために、通常はデータキャリブレーションが行われる。
TOFはどのように距離を測定するのですか？
照明光源は、デジタル回路で比較的容易に実現できるため、一般的に方形波パルスで変調されます。深度カメラの各ピクセルは、入射光を電流に変換できる感光ユニット（フォトダイオードなど）で構成されています。感光ユニットは、複数の高周波スイッチ（下図のG1、G2）に接続され、電流を電荷を蓄積できる異なるコンデンサ（下図のS1、S2）に導きます。
カメラの制御ユニットは光源をオン/オフして光パルスを発信する。同時に、制御ユニットはチップ上の電子シャッターを開閉する。電荷S0このようにして光パルスによって生成された光は、感光素子上に記録される。
次に、制御ユニットは光源を2度目にオンオフします。今度は、光源がオフになった時点でシャッターが開きます。電荷S1生成されたデータも感光素子上に記録される。
光パルスの持続時間は非常に短いため、露光時間に達するまでこのプロセスが数千回繰り返されます。その後、光センサーの値が読み取られ、これらの値から実際の距離が計算されます。
光の速度はc、tであることに注意してください。pは光パルスの持続時間、Sは光パルスの持続時間である。0は、前のシャッターによって収集された電荷を表し、Sは1は遅延シャッターによって収集された電荷を表し、距離 d は次の式で計算できます。
測定可能な最小距離は、シャッターが早まる期間中にすべての電荷がS0に収集され、シャッターが遅れる期間中にS1に電荷が収集されない場合、つまりS1 = 0の場合です。これを式に代入すると、測定可能な最小距離d = 0が得られます。
測定可能な最大距離は、すべての電荷がS1に集積され、S0には全く電荷が集積されない点です。この場合、式はd = 0.5 xc × tpとなります。したがって、測定可能な最大距離は光パルス幅によって決まります。例えば、tp = 50 nsの場合、上記の式に代入すると、最大測定距離d = 7.5mとなります。
ハードウェア設計と製品機能
世界最先端のTOFハードウェアソリューションを採用。クラスIの安全レーザー、高解像度、産業グレードのカメラ、小型サイズで、屋内および屋外での長距離深度情報収集に使用できます。
画像処理アルゴリズム
世界最先端の画像処理・解析アルゴリズムを採用しており、処理能力が高く、CPUリソースの消費量が少なく、高精度で互換性にも優れています。
アプリケーション
デジタル産業用カメラは、主に工場自動化、AGVナビゲーション、空間計測、高度道路交通システム（ITS）、医療・ライフサイエンス分野で使用されています。当社のエリアスキャンカメラ、ラインスキャンカメラ、ネットワークカメラは、物体の位置・向き計測、患者の活動・状態モニタリング、顔認識、交通監視、電子・半導体検査、人数カウント、行列計測など、幅広い分野で活用されています。
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投稿日時：2023年3月7日
