TOF 3DCамера
TOF 3D камер нь хамгийн дэвшилтэт гурван хэмжээст дүрслэлийн технологиор бүтээгдсэн. TOF (Нислэгийн цаг) гүний камер нь зай илрүүлэх болон 3D дүрслэлийн технологийн шинэ үеийн бүтээгдэхүүн юм. Энэ нь бай руу гэрлийн импульсийг тасралтгүй илгээж, дараа нь мэдрэгчийг ашиглан объектоос буцаж ирсэн гэрлийг хүлээн авч, гэрлийн импульсийн нислэгийн (буцах аялал) хугацааг илрүүлснээр байны объектын зайг олж авдаг.
TOF камерууд зайг хэмжихдээ нислэгийн хугацааг ихэвчлэн ашигладаг, өөрөөр хэлбэл хэт авианы долгион гэх мэтийг ашиглахдаа хэмжихээ санаарай, ингэснээр та зайг илүү сайн ойлгож чадна. Энэхүү зайн хэмжилтийг гэрлийн туяагаар дамжуулан хийж болох тул бодит хэрэглээний давуу талууд нь маш тодорхой хэвээр байна. , энэ камерыг ашиглах үед хэмжээг дүрслэлээр хэмжиж болох бөгөөд энэ нь маш тохиромжтой. Мөн энэ хэрэглээний арга нь гэрлийн тусгалаар дамжуулан зайг буцах хугацааг тооцоолсноор мэдэж болох бөгөөд мэдрэгчээр дамжуулан илүү хангалттай ойлголтыг олж авах боломжтой. Энэ төрлийн камерыг ашиглахын давуу тал нь маш тодорхой юм. Зөвхөн пикселүүд өндөр байхаас гадна энэ мэдрэгчийг нэмснээр хэмжээний газрын зураг дээрх олж авах ажиллагааг илүү бодитой болгож, хөдөлдөг эд анги шаардлагагүй бөгөөд зөвхөн хэмжилтээр илүү сайн үр дүнд хүрч болно. Энэ нь байрлал тогтоох эсвэл хэмжих эсэхээс үл хамааран практик хэрэглээнд маш давуу талтай бөгөөд ийм төрлийн камертай бол та бодит ажиллагаатай үед илүү олон машин механизм, тоног төхөөрөмжийн нүд болж, автомат ажиллагааг үнэхээр бүрэн гүйцэд хийж чадна.
TOF камерууд ашиглалтын явцад үүсэх саад бэрхшээлээс автоматаар зайлсхийж чадна. Мэдрэгчийн гүйцэтгэлийн ачаар автоматжуулалтыг үр дүнтэй ашиглах боломжтой бөгөөд энэхүү камерыг ашиглахын давуу тал нь маш тодорхой юм. Энэ нь зөвхөн эзэлхүүн болон мэдээллийг цаг хугацаанд нь мэдэхээс гадна ачаа тээвэрлэлтийг ч мөн адил мэдэж чадна. Автоматжуулалтын сайжруулалт нь илүү үр ашигтай, үр ашгийг дээшлүүлэх хурдасгах, зайн хэмжилт болон дүрсний танилцуулгад маш их давуу тал олж авах боломжтой. Энэхүү камерын гол хэсэг нь илүү сайн үр дүнг үзүүлдэг бөгөөд импульсийн өдөөлтийн тусламжтайгаар та нарийвчилсан байг мэдэж, зөвхөн хянахаас гадна зураг дээр гурван хэмжээст загварчлал хийж чаддаг бөгөөд үүнийг маш нарийвчлалтай гэж хэлж болно.
ХэрхэнTOFКамерууд ажилладаг
TOF камерууд нь идэвхтэй гэрлийн илрүүлэлтийг ашигладаг бөгөөд ихэвчлэн дараах хэсгүүдийг агуулдаг.
1. Цацрагийн нэгж
Цацраг туяаны төхөөрөмж нь цацраг туяа цацруулахаасаа өмнө гэрлийн эх үүсвэрийг импульсээр модуляцлах шаардлагатай бөгөөд модуляцлагдсан гэрлийн импульсийн давтамж нь 100MHz хүртэл өндөр байж болно. Үүний үр дүнд зураг авах явцад гэрлийн эх үүсвэр хэдэн мянган удаа асаалттай, унтардаг. Гэрлийн импульс бүр хэдхэн наносекунд үргэлжилдэг. Камерын өртөлтийн хугацааны параметр нь зураг тус бүрт хэдэн импульс байгааг тодорхойлдог.
Нарийвчлалтай хэмжилт хийхийн тулд гэрлийн импульсийг яг ижил үргэлжлэх хугацаа, өсөх хугацаа, буурах хугацаатай байхаар нарийн хянаж байх ёстой. Учир нь ердөө нэг наносекундын бага зэргийн хазайлт ч гэсэн 15 см хүртэлх зайн хэмжилтийн алдааг үүсгэж болзошгүй.
Ийм өндөр модуляцийн давтамж болон нарийвчлалыг зөвхөн нарийн төвөгтэй LED эсвэл лазер диодоор л хийж болно.
Ерөнхийдөө цацрагийн гэрлийн эх үүсвэр нь хүний нүдэнд үл үзэгдэх хэт улаан туяаны гэрлийн эх үүсвэр юм.
2. Оптик линз
Үүнийг ойсон гэрлийг цуглуулж, оптик мэдрэгч дээр дүрс үүсгэхэд ашигладаг. Гэсэн хэдий ч ердийн оптик линзээс ялгаатай нь гэрэлтүүлгийн эх үүсвэртэй ижил долгионы урттай гэрэл л нэвтэрч орохыг баталгаажуулахын тулд энд зурвасын шүүлтүүр нэмэх шаардлагатай. Үүний зорилго нь гадны гэрлийн хөндлөнгийн нөлөөллөөс болж гэрэл мэдрэмтгий мэдрэгч хэт их гэрэлд өртөхөөс сэргийлж, дуу чимээг багасгахын тулд гэрлийн эх үүсвэрүүдийн хоорондын уялдаа холбоог дарах явдал юм.
3. Дүрслэл мэдрэгч
TOF камерын гол цөм. Мэдрэгчийн бүтэц нь ердийн дүрс мэдрэгчтэй төстэй боловч дүрс мэдрэгчээс илүү төвөгтэй. Энэ нь өөр өөр цаг үед ойсон гэрлийг түүвэрлэх 2 ба түүнээс дээш хаалттай. Тиймээс TOF чипийн пиксел нь ерөнхий дүрс мэдрэгчийн пикселийн хэмжээнээс хамаагүй том бөгөөд ерөнхийдөө 100 мкм орчим байдаг.
4. Хяналтын хэсэг
Камерын электрон удирдлагын нэгжээр өдөөгдсөн гэрлийн импульсийн дараалал нь чипийн электрон хаалтыг нээх/хаахтай яг синхрончлогдсон байдаг. Энэ нь мэдрэгчийн цэнэгийг уншиж, хөрвүүлж, тэдгээрийг шинжилгээний нэгж болон өгөгдлийн интерфэйс рүү чиглүүлдэг.
5. Тооцооллын нэгж
Тооцоолох төхөөрөмж нь гүний газрын зургийг нарийн бичиж чаддаг. Гүнийн газрын зураг нь ихэвчлэн саарал өнгийн зураг бөгөөд утга бүр нь гэрлийг ойлгогч гадаргуу болон камер хоорондын зайг илэрхийлдэг. Илүү сайн үр дүнд хүрэхийн тулд өгөгдлийн тохируулгыг ихэвчлэн хийдэг.
TOF зайг хэрхэн хэмждэг вэ?
Гэрэлтүүлгийн гэрлийн эх үүсвэрийг ерөнхийдөө дөрвөлжин долгионы импульсээр модуляцалдаг, учир нь үүнийг дижитал хэлхээнд хэрэгжүүлэхэд харьцангуй хялбар байдаг. Гүн камерын пиксел бүр нь гэрэл мэдрэмтгий нэгжээс (жишээлбэл, фотодиод) бүрддэг бөгөөд энэ нь туссан гэрлийг цахилгаан гүйдэл болгон хувиргаж чаддаг. Гэрэл мэдрэмтгий нэгж нь гүйдлийг цэнэг хадгалах боломжтой өөр өөр конденсаторууд руу чиглүүлэхийн тулд олон өндөр давтамжийн унтраалгатай (доорх зурагт G1, G2) холбогдсон байдаг (доорх зурагт S1, S2).
Камер дээрх удирдлагын хэсэг нь гэрлийн эх үүсвэрийг асааж, унтрааж, гэрлийн импульс илгээдэг. Яг тэр мөчид удирдлагын хэсэг нь чип дээрх электрон хаалтыг нээж, хаадаг. Цэнэг S0гэрлийн импульсээр ийм байдлаар үүссэн нь гэрэл мэдрэмтгий элемент дээр хадгалагддаг.
Дараа нь удирдлагын хэсэг нь гэрлийн эх үүсвэрийг хоёр дахь удаагаа асааж, унтраадаг. Энэ удаад хаалт нь гэрлийн эх үүсвэр унтарсан үед нээгддэг. Цэнэг S1Одоо үүсгэсэн нь гэрэл мэдрэмтгий элемент дээр хадгалагддаг.
Нэг гэрлийн импульсийн үргэлжлэх хугацаа маш богино тул энэ үйл явцыг өртөх хугацаа дуустал хэдэн мянган удаа давтана. Дараа нь гэрлийн мэдрэгч дэх утгуудыг уншиж, эдгээр утгуудаас бодит зайг тооцоолж болно.
Гэрлийн хурд нь c, t гэдгийг анхаарна ууpнь гэрлийн импульсийн үргэлжлэх хугацаа, S0өмнөх хаалтын цуглуулсан цэнэгийг илэрхийлнэ, мөн S1нь хойшлуулсан хаалтын цуглуулсан цэнэгийг илэрхийлдэг бол d зайг дараах томъёогоор тооцоолж болно.
Хамгийн бага хэмжигдэх зай гэдэг нь өмнөх хаалтын үед S0-д бүх цэнэг цугларч, хойшлуулсан хаалтын үед S1-д ямар ч цэнэг цуглараагүй үе юм, өөрөөр хэлбэл S1 = 0. Томъёонд орлуулбал хамгийн бага хэмжигдэх зай d=0 болно.
Хамгийн их хэмжиж болох зай гэдэг нь S1-д бүх цэнэг цуглуулагдаж, S0-д огт цэнэг цуглуулагдаагүй зай юм. Дараа нь томъёо нь d = 0.5 xc × tp гэсэн утгыг гаргана. Тиймээс хэмжиж болох хамгийн их зайг гэрлийн импульсийн өргөнөөр тодорхойлно. Жишээлбэл, tp = 50 ns, дээрх томъёонд хамгийн их хэмжилтийн зай d = 7.5м гэж орлуулна.
Тоног төхөөрөмжийн дизайн ба бүтээгдэхүүний онцлог шинж чанарууд
Дэлхийн хамгийн дэвшилтэт TOF техник хангамжийн шийдлийг нэвтрүүлэх; I ангиллын аюулгүй лазер, өндөр пикселийн нягтралтай, үйлдвэрлэлийн зэрэглэлийн камер, жижиг хэмжээтэй, дотор болон гадна алсын зайнаас гүний мэдээлэл цуглуулахад ашиглах боломжтой.
Зураг боловсруулах алгоритм
Дэлхийн тэргүүлэгч дүрс боловсруулах, шинжлэх алгоритмыг ашиглан боловсруулалтын хүчтэй чадвартай, CPU-ийн нөөц бага зарцуулдаг, өндөр нарийвчлалтай, сайн нийцтэй.
Аппликейшнүүд
Дижитал үйлдвэрлэлийн камеруудыг голчлон үйлдвэрийн автоматжуулалт, AGV навигаци, сансрын хэмжилт, ухаалаг замын хөдөлгөөн ба тээвэр (ITS), анагаах ухаан болон амьдралын шинжлэх ухаанд ашигладаг. Манай бүсийн сканнер, шугамын сканнер болон сүлжээний камеруудыг объектын байрлал ба чиг баримжаа хэмжих, өвчтөний үйл ажиллагаа, төлөв байдлыг хянах, нүүр царай таних, замын хөдөлгөөний хяналт, электрон болон хагас дамжуулагчийн үзлэг, хүмүүсийг тоолох, дараалал хэмжих болон бусад салбарт өргөн ашигладаг.
www.hampotech.com
fairy@hampotech.com
Нийтэлсэн цаг: 2023 оны 3-р сарын 7
