TOF 3DC아메라
TOF 3D 카메라는 최첨단 3차원 이미징 기술로 제작되었습니다. TOF(Time of Flight) 심도 카메라는 차세대 거리 감지 및 3D 이미징 기술 제품으로, 목표물에 연속적으로 광 펄스를 발사하고 센서를 통해 목표물에서 반사된 빛을 수신하여 광 펄스의 왕복 시간(비행 시간)을 측정함으로써 목표물과의 거리를 계산합니다.
TOF 카메라는 일반적으로 거리 측정에 시간차 측정법(Time-of-Flight, TOF)을 사용합니다. 즉, 초음파 등을 이용하여 거리를 측정할 때, 빛을 통해 거리를 측정할 수 있다는 점을 고려하면 TOF 카메라의 장점은 매우 분명합니다. 특히 이 카메라를 사용하면 이미지를 통해 크기를 측정할 수 있어 매우 편리합니다. 또한 빛 반사를 이용하여 반사된 물체의 반동 시간을 계산함으로써 거리를 구할 수 있으며, 센서를 통해 더욱 정확한 측정을 할 수 있습니다. 이러한 카메라의 장점은 매우 명확합니다. 높은 화소 수뿐만 아니라, 센서 추가로 더욱 사실적인 크기 지도를 얻을 수 있고, 움직이는 부품 없이 측정만으로 더욱 정확한 결과를 얻을 수 있습니다. 위치 측정이나 정밀 측정 등 실제 응용 분야에서 TOF 카메라를 활용하면 기계 및 장비의 실제 작동 상황을 파악하고 자동화된 작업을 완벽하게 수행할 수 있습니다.
TOF 카메라는 사용 중 장애물을 자동으로 회피할 수 있습니다. 뛰어난 감지 성능을 통해 자동화 활용을 효과적으로 실현할 수 있으며, 이 카메라 사용의 장점은 매우 분명합니다. 실시간으로 부피와 정보를 파악할 수 있을 뿐만 아니라, 화물 처리 과정에서 자동화를 더욱 효율적으로 개선하고, 효율성 향상 속도를 높이며, 거리 측정 및 이미지 표현에서 큰 이점을 얻을 수 있습니다. 이 카메라의 핵심 기능은 뛰어난 결과를 제공하는 것이며, 펄스 트리거링을 통해 대상의 세부 정보를 파악하고 추적은 물론 이미지 상에서 3D 모델링까지 수행하여 매우 정확한 결과를 얻을 수 있습니다.
어떻게토프카메라는 작동합니다
TOF 카메라는 능동형 광 검출 방식을 사용하며 일반적으로 다음과 같은 부품으로 구성됩니다.
1. 방사선 조사 장치
조사 장치는 광원을 방출하기 전에 펄스 변조해야 하며, 변조된 광 펄스 주파수는 최대 100MHz에 달할 수 있습니다. 결과적으로, 이미지 캡처 동안 광원은 수천 번 켜지고 꺼집니다. 각 광 펄스의 길이는 단 몇 나노초에 불과합니다. 카메라의 노출 시간 매개변수가 이미지당 펄스 수를 결정합니다.
정확한 측정을 위해서는 광 펄스의 지속 시간, 상승 시간, 하강 시간을 정확히 동일하게 제어해야 합니다. 단 1나노초의 미세한 편차조차도 최대 15cm의 거리 측정 오차를 유발할 수 있기 때문입니다.
이처럼 높은 변조 주파수와 정밀도는 정교한 LED 또는 레이저 다이오드를 통해서만 구현할 수 있습니다.
일반적으로 조사 광원은 사람의 눈에 보이지 않는 적외선 광원입니다.
2. 광학 렌즈
이 렌즈는 반사된 빛을 모아 광학 센서에 이미지를 형성하는 데 사용됩니다. 그러나 일반적인 광학 렌즈와 달리, 조명 소스와 동일한 파장의 빛만 통과시키기 위해 대역 통과 필터가 추가됩니다. 이는 비간섭성 광원을 억제하여 노이즈를 줄이는 동시에 외부 광 간섭으로 인해 감광 센서가 과다 노출되는 것을 방지하기 위한 것입니다.
3. 이미징 센서
TOF 카메라의 핵심은 센서의 구조입니다. 센서의 구조는 일반 이미지 센서와 유사하지만, 더 복잡합니다. 반사된 빛을 서로 다른 시간에 샘플링하기 위해 2개 이상의 셔터가 포함되어 있습니다. 따라서 TOF 칩의 픽셀 크기는 일반 이미지 센서의 픽셀 크기보다 훨씬 크며, 일반적으로 약 100μm입니다.
4. 제어 장치
카메라의 전자 제어 장치에서 발생하는 광 펄스 시퀀스는 칩의 전자 셔터 개폐와 정확하게 동기화됩니다. 이를 통해 센서 전하를 판독하고 변환하여 분석 장치 및 데이터 인터페이스로 전달합니다.
5. 컴퓨팅 부서
컴퓨팅 장치는 정밀한 깊이 맵을 기록할 수 있습니다. 깊이 맵은 일반적으로 회색조 이미지이며, 각 값은 빛을 반사하는 표면과 카메라 사이의 거리를 나타냅니다. 더 나은 결과를 얻기 위해 일반적으로 데이터 보정이 수행됩니다.
TOF는 어떻게 거리를 측정하나요?
조명 광원은 일반적으로 디지털 회로로 구현하기 비교적 쉽기 때문에 사각파 펄스로 변조됩니다. 심도 카메라의 각 픽셀은 입사광을 전류로 변환하는 감광 소자(예: 포토다이오드)로 구성됩니다. 감광 소자는 여러 개의 고주파 스위치(아래 그림의 G1, G2)에 연결되어 전류를 전하를 저장할 수 있는 여러 개의 커패시터(아래 그림의 S1, S2)로 유도합니다.
카메라의 제어 장치는 광원을 켜고 끄면서 빛의 펄스를 방출합니다. 동시에 제어 장치는 칩에 있는 전자 셔터를 열고 닫습니다. 전하 S0이렇게 광 펄스에 의해 생성된 신호는 감광 소자에 저장됩니다.
그런 다음 제어 장치는 광원을 두 번째로 켜고 끕니다. 이번에는 광원이 꺼진 시점에 셔터가 열립니다. 전하 S1생성된 신호는 감광 소자에도 저장됩니다.
단일 광 펄스의 지속 시간이 매우 짧기 때문에 이 과정은 노출 시간에 도달할 때까지 수천 번 반복됩니다. 그런 다음 광 센서의 값을 읽고 이 값들을 이용하여 실제 거리를 계산할 수 있습니다.
참고로 빛의 속도는 c이고, t는 빛의 속도입니다.pS는 광 펄스의 지속 시간입니다.0S는 이전 셔터에 의해 수집된 전하를 나타냅니다.1는 지연 셔터에 의해 수집된 전하량을 나타내며, 거리 d는 다음 공식으로 계산할 수 있습니다.
측정 가능한 최소 거리는 초기 셔터 주기 동안 S0에 모든 전하가 축적되고 지연된 셔터 주기 동안 S1에 전하가 전혀 축적되지 않을 때, 즉 S1 = 0일 때입니다. 이를 공식에 대입하면 최소 측정 거리 d=0이 됩니다.
측정 가능한 최대 거리는 모든 전하가 S1에 모이고 S0에는 전하가 전혀 모이지 않는 지점입니다. 이 경우 공식은 d = 0.5 × c × tp가 됩니다. 따라서 최대 측정 거리는 광 펄스 폭에 의해 결정됩니다. 예를 들어, tp = 50 ns인 경우, 위 공식에 대입하면 최대 측정 거리 d = 7.5m가 됩니다.
하드웨어 설계 및 제품 특징
세계 최고 수준의 TOF 하드웨어 솔루션을 채택했습니다. 1등급 안전 레이저, 고해상도, 산업용 등급 카메라를 탑재했으며, 소형 크기로 실내외 장거리 심도 정보 수집에 사용할 수 있습니다.
이미지 처리 알고리즘
세계 최고 수준의 이미지 처리 및 분석 알고리즘을 사용하여 강력한 처리 능력을 갖추고 있으며, CPU 자원을 적게 사용하고, 높은 정확도와 뛰어난 호환성을 자랑합니다.
응용 프로그램
디지털 산업용 카메라는 주로 공장 자동화, AGV(자동 운반 로봇) 내비게이션, 공간 측정, 지능형 교통 시스템(ITS), 의료 및 생명 과학 분야에 사용됩니다. 당사의 영역 스캔, 라인 스캔 및 네트워크 카메라는 물체의 위치 및 방향 측정, 환자 활동 및 상태 모니터링, 얼굴 인식, 교통 모니터링, 전자 및 반도체 검사, 인원 계수 및 대기열 측정 등 다양한 분야에서 널리 활용됩니다.
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게시 시간: 2023년 3월 7일
