რა არის TOF კამერა და როგორ მუშაობს ის?

TOF 3DCამერა

TOF 3D კამერა აგებულია ყველაზე მოწინავე სამგანზომილებიანი გამოსახულების ტექნოლოგიით. TOF (ფრენის დრო) სიღრმის კამერა მანძილის აღმოჩენისა და 3D გამოსახულების ტექნოლოგიის ახალი თაობაა. ის განუწყვეტლივ აგზავნის სინათლის იმპულსებს სამიზნეზე, შემდეგ სენსორის გამოყენებით იღებს ობიექტიდან დაბრუნებულ სინათლეს და სინათლის იმპულსის ფრენის (წრიული მოგზაურობის) დროის აღმოჩენით განსაზღვრავს სამიზნე ობიექტის მანძილს.

TOF კამერები, როგორც წესი, იყენებენ ფრენის დროის მეთოდს მანძილის გაზომვისთვის, ანუ ულტრაბგერითი ტალღების და ა.შ. გამოყენებისას, გახსოვდეთ გაზომვა, რათა უკეთ გაიგოთ მანძილი. ეს მანძილის გაზომვა შესაძლებელია სინათლის სხივების საშუალებით, ამიტომ რეალური გამოყენების უპირატესობები კვლავ აშკარაა. როდესაც ეს კამერა გამოიყენება, ზომის გაზომვა შესაძლებელია ვიზუალიზაციით, რაც ძალიან მოსახერხებელია. და ამ გამოყენების მეთოდი არის სინათლის არეკვლის გზით, მანძილის გაგება შესაძლებელია დაბრუნების დროის გამოთვლით და უფრო ადეკვატური აღქმის მიღება შესაძლებელია სენსორის მეშვეობით. ამ ტიპის კამერის გამოყენების უპირატესობა აშკარაა. არა მხოლოდ პიქსელების რაოდენობა იზრდება, არამედ ამ სენსორის დამატება ზომის რუკაზე გადაღებას უფრო რეალისტურს ხდის და არ არის საჭირო მოძრავი ნაწილები, ხოლო უკეთესი შედეგების მიღება შესაძლებელია მხოლოდ გაზომვით. ეს ძალიან ხელსაყრელია პრაქტიკულ გამოყენებაში, იქნება ეს პოზიციონირება თუ გაზომვა, რადგან თუ თქვენ გაქვთ ამ ტიპის კამერა, შეგიძლიათ გახდეთ მეტი მანქანა-დანადგარის თვალი რეალურ მუშაობაში და ნამდვილად დაასრულოთ ავტომატური ოპერაცია.

TOF კამერებს შეუძლიათ ავტომატურად აიცილონ თავიდან დაბრკოლებები გამოყენებისას. სენსორული მუშაობის წყალობით, ავტომატიზაციის გამოყენება ეფექტურად არის რეალიზებული და ამ კამერის გამოყენების უპირატესობები აშკარაა. მას შეუძლია არა მხოლოდ მოცულობისა და ინფორმაციის დროულად გაგება, არამედ ტვირთის დამუშავებაც. ავტომატიზაციის გაუმჯობესება უფრო ეფექტურია, შეუძლია დააჩქაროს ეფექტურობის გაუმჯობესება და მიიღოს დიდი უპირატესობები მანძილის გაზომვასა და გამოსახულების წარმოდგენაში. ამ კამერის ბირთვს შეუძლია უკეთესი შედეგების წარმოდგენა და პულსური ტრიგერის საშუალებით შესაძლებელია სამიზნის დეტალური განსაზღვრა, არა მხოლოდ თვალყურის დევნება, არამედ გამოსახულების სამგანზომილებიანი მოდელირება, რაც შეიძლება ძალიან ზუსტი იყოს.

როგორTOFკამერები მუშაობენ

TOF კამერები იყენებენ აქტიურ სინათლის დეტექციას და, როგორც წესი, მოიცავს შემდეგ ნაწილებს:

1. დასხივების ბლოკი

დასხივების მოწყობილობას გამოსხივებამდე სინათლის წყაროს პულსური მოდულაცია სჭირდება, ხოლო მოდულირებული სინათლის იმპულსის სიხშირე შეიძლება 100 მჰც-ს მიაღწიოს. შედეგად, გამოსახულების გადაღების დროს სინათლის წყარო ათასობითჯერ ირთვება და ითიშება. თითოეული სინათლის იმპულსის ხანგრძლივობა მხოლოდ რამდენიმე ნანოწამია. კამერის ექსპოზიციის დროის პარამეტრი განსაზღვრავს თითო გამოსახულებაზე იმპულსების რაოდენობას.

ზუსტი გაზომვების მისაღწევად, სინათლის იმპულსები ზუსტად უნდა იყოს კონტროლირებადი, რათა ჰქონდეთ ზუსტად იგივე ხანგრძლივობა, აღმავალი და დაღმავალი დრო. რადგან მხოლოდ ერთი ნანოწამის მცირე გადახრასაც კი შეუძლია გამოიწვიოს 15 სმ-მდე მანძილის გაზომვის შეცდომა.

ასეთი მაღალი მოდულაციის სიხშირეების და სიზუსტის მიღწევა მხოლოდ დახვეწილი LED-ებით ან ლაზერული დიოდებით არის შესაძლებელი.

როგორც წესი, დასხივების სინათლის წყარო არის ინფრაწითელი სინათლის წყარო, რომელიც ადამიანის თვალისთვის უხილავია.

2. ოპტიკური ლინზა

ის გამოიყენება არეკლილი სინათლის შესაგროვებლად და ოპტიკურ სენსორზე გამოსახულების ფორმირებისთვის. თუმცა, ჩვეულებრივი ოპტიკური ლინზებისგან განსხვავებით, აქ საჭიროა ზოლის გამტარი ფილტრის დამატება იმის უზრუნველსაყოფად, რომ მხოლოდ სინათლის შემოსვლა იყოს შესაძლებელი, რომლის ტალღის სიგრძეც განათების წყაროს შეესაბამება. ამის მიზანია არათანმიმდევრული სინათლის წყაროების ჩახშობა ხმაურის შესამცირებლად, ამავდროულად, ფოტომგრძნობიარე სენსორის ზედმეტად ექსპოზიციის თავიდან აცილება გარე სინათლის ჩარევის გამო.

3. გამოსახულების სენსორი

TOF კამერის ბირთვი. სენსორის სტრუქტურა ჩვეულებრივი გამოსახულების სენსორის მსგავსია, მაგრამ ის უფრო რთულია, ვიდრე გამოსახულების სენსორი. ის შეიცავს 2 ან მეტ ჩამკეტს სხვადასხვა დროს არეკლილი სინათლის ნიმუშების აღებისთვის. ამიტომ, TOF ჩიპის პიქსელი გაცილებით დიდია, ვიდრე ზოგადი გამოსახულების სენსორის პიქსელის ზომა, ზოგადად დაახლოებით 100 მიკრონი.

4. საკონტროლო ბლოკი

კამერის ელექტრონული მართვის ბლოკის მიერ გამოწვეული სინათლის იმპულსების თანმიმდევრობა ზუსტად სინქრონიზებულია ჩიპის ელექტრონული ჩამკეტის გახსნა/დახურვასთან. ის ახდენს სენსორის მუხტების წაკითხვას და გარდაქმნას და მათ ანალიზის ბლოკსა და მონაცემთა ინტერფეისზე მიმართავს.

5. გამოთვლითი ერთეული

გამომთვლელ მოწყობილობას შეუძლია ზუსტი სიღრმის რუკების ჩაწერა. სიღრმის რუკა, როგორც წესი, ნაცრისფერი ტონალობის გამოსახულებაა, სადაც თითოეული მნიშვნელობა წარმოადგენს სინათლის ამრეკლავ ზედაპირსა და კამერას შორის მანძილს. უკეთესი შედეგების მისაღებად, როგორც წესი, მონაცემთა კალიბრაცია ხორციელდება.

როგორ ზომავს TOF მანძილს?

განათების სინათლის წყარო, როგორც წესი, მოდულირებულია კვადრატული ტალღის იმპულსებით, რადგან მისი ციფრული სქემებით დანერგვა შედარებით მარტივია. სიღრმისეული კამერის თითოეული პიქსელი შედგება ფოტომგრძნობიარე ერთეულისგან (მაგალითად, ფოტოდიოდი), რომელსაც შეუძლია დაცემული სინათლის ელექტრულ დენად გარდაქმნა. ფოტომგრძნობიარე ერთეული დაკავშირებულია რამდენიმე მაღალი სიხშირის გადამრთველთან (G1, G2 ქვემოთ მოცემულ ფიგურაზე), რათა დენი მიმართოს სხვადასხვა კონდენსატორში, რომლებსაც შეუძლიათ მუხტების შენახვა (S1, S2 ქვემოთ მოცემულ ფიგურაზე).

კამერაზე დამონტაჟებული მართვის ბლოკი სინათლის წყაროს რთავს და თიშავს, სინათლის იმპულსს აგზავნის. ამავე მომენტში, მართვის ბლოკი ხსნის და ხურავს ჩიპზე არსებულ ელექტრონულ ჩამკეტს. მუხტი S₀ამ გზით წარმოქმნილი სინათლის იმპულსი ინახება ფოტომგრძნობელ ელემენტზე.

შემდეგ, მართვის ბლოკი მეორედ რთავს და თიშავს სინათლის წყაროს. ამჯერად ჩამკეტი მოგვიანებით იხსნება, იმ დროს, როდესაც სინათლის წყარო გამორთულია. მუხტი S₁ახლა გენერირებული ასევე ინახება ფოტომგრძნობელ ელემენტზე.

რადგან ერთი სინათლის იმპულსის ხანგრძლივობა ძალიან მოკლეა, ეს პროცესი ათასობითჯერ მეორდება ექსპოზიციის დროის მიღწევამდე. შემდეგ სინათლის სენსორში არსებული მნიშვნელობები იკითხება და ამ მნიშვნელობებიდან შესაძლებელია ფაქტობრივი მანძილის გამოთვლა.

გაითვალისწინეთ, რომ სინათლის სიჩქარეა c, t_pარის სინათლის იმპულსის ხანგრძლივობა, S₀წარმოადგენს ადრინდელი ჩამკეტის მიერ შეგროვებულ მუხტს და S₁წარმოადგენს დაგვიანებული ჩამკეტის მიერ შეგროვებულ მუხტს, მაშინ მანძილი d შეიძლება გამოითვალოს შემდეგი ფორმულით:

ყველაზე მცირე გაზომვადი მანძილია, როდესაც S0-ში ყველა მუხტი გროვდება ადრეული ჩამკეტის პერიოდში და S1-ში მუხტი არ გროვდება დაყოვნებული ჩამკეტის პერიოდში, ანუ S1 = 0. ფორმულაში ჩანაცვლება მოგცემთ მინიმალურ გაზომვად მანძილს d=0.

ყველაზე დიდი გაზომვადი მანძილი არის ის, სადაც S1-ში მთელი მუხტი გროვდება, ხოლო S0-ში საერთოდ არ გროვდება. შემდეგ ფორმულა იძლევა d = 0.5 xc × tp-ს. ამრიგად, მაქსიმალური გაზომვადი მანძილი განისაზღვრება სინათლის იმპულსის სიგანით. მაგალითად, tp = 50 ns, ზემოთ მოცემულ ფორმულაში ჩასმულია მაქსიმალური გაზომვის მანძილი d = 7.5 მ.

აპარატურის დიზაინი და პროდუქტის მახასიათებლები

გამოიყენეთ მსოფლიოში ყველაზე მოწინავე TOF აპარატურული გადაწყვეტა; I კლასის უსაფრთხო ლაზერი, მაღალი პიქსელის გარჩევადობით, სამრეწველო დონის კამერა, მცირე ზომის, შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც შიდა, ასევე გარე სივრცეებში სიღრმისეული ინფორმაციის შეგროვებისთვის დიდ მანძილზე.

სურათის დამუშავების ალგორითმი

მსოფლიოში წამყვანი გამოსახულების დამუშავებისა და ანალიზის ალგორითმის გამოყენებით, მას აქვს ძლიერი დამუშავების უნარი, ნაკლებ CPU რესურსს მოიხმარს, აქვს მაღალი სიზუსტე და კარგი თავსებადობა.

აპლიკაციები

ციფრული სამრეწველო კამერები ძირითადად გამოიყენება ქარხნის ავტომატიზაციაში, AGV ნავიგაციაში, სივრცის გაზომვაში, ინტელექტუალურ მოძრაობასა და ტრანსპორტში (ITS), ასევე მედიცინასა და სიცოცხლის შემსწავლელ მეცნიერებებში. ჩვენი ტერიტორიის სკანირების, ხაზის სკანირების და ქსელური კამერები ფართოდ გამოიყენება ობიექტის პოზიციისა და ორიენტაციის გაზომვაში, პაციენტის აქტივობისა და სტატუსის მონიტორინგში, სახის ამოცნობაში, მოძრაობის მონიტორინგში, ელექტრონულ და ნახევარგამტარულ შემოწმებაში, ადამიანების დათვლასა და რიგების გაზომვასა და სხვა სფეროებში.

www.hampotech.com

fairy@hampotech.com