Apakah Kamera TOF? Dan Bagaimana Ia Berfungsi?

TOF 3DCamera

Kamera 3D TOF dibina dengan teknologi pengimejan tiga dimensi yang paling canggih. Kamera kedalaman TOF (Time of Flight) merupakan generasi baharu produk teknologi pengesanan jarak dan pengimejan 3D. Ia menghantar denyutan cahaya secara berterusan ke sasaran, dan kemudian menggunakan sensor untuk menerima cahaya yang dikembalikan daripada objek, dan mendapatkan jarak objek sasaran dengan mengesan masa penerbangan (perjalanan pergi balik) denyutan cahaya.

Kamera TOF biasanya menggunakan kaedah masa penerbangan dalam pengukuran jarak, iaitu, apabila menggunakan gelombang ultrasonik, dsb., ingat untuk mengukur, dan anda boleh memahami jarak dengan lebih lanjut. Pengukuran jarak ini boleh dijalankan melalui pancaran cahaya, jadi kelebihan dalam penggunaan sebenar masih sangat jelas. , apabila kamera ini digunakan, saiz boleh diukur melalui pengimejan, yang sangat mudah. ​​Dan cara penggunaan ini adalah melalui pantulan cahaya, jarak boleh diketahui dengan mengira masa pulangan, dan persepsi yang lebih mencukupi boleh diperolehi melalui sensor. Kelebihan menggunakan kamera jenis ini sangat jelas. Bukan sahaja pikselnya lebih tinggi, tetapi juga penambahan sensor ini boleh menjadikan pemerolehan pada peta saiz lebih realistik, dan tidak perlu untuk bahagian yang bergerak, dan hasil yang lebih baik hanya boleh diperolehi dengan mengukur. Ia sangat berfaedah dalam aplikasi praktikal, sama ada kedudukan atau pengukuran, selagi anda mempunyai kamera jenis ini, anda boleh menjadi mata lebih banyak jentera dan peralatan dalam operasi sebenar, dan benar-benar melengkapkan operasi automatik.

Kamera TOF boleh mengelakkan halangan semasa penggunaan secara automatik. Melalui prestasi pengesanan, penggunaan automasi dapat direalisasikan dengan berkesan, dan kelebihan menggunakan kamera ini sangat jelas. Ia bukan sahaja dapat mengetahui isipadu dan maklumat dalam masa, tetapi juga dalam pengendalian kargo, peningkatan automasi yang lebih cekap, dapat mempercepat peningkatan kecekapan, dan dapat memperoleh kelebihan besar dalam pengukuran jarak dan persembahan imej. Teras kamera ini dapat memberikan hasil yang lebih baik, dan melalui pencetusan denyut, anda dapat mengetahui sasaran terperinci, bukan sahaja dapat menjejaki, tetapi juga dapat melakukan pemodelan tiga dimensi pada gambar, yang boleh dikatakan sangat tepat.

BagaimanaTOFKerja Kamera

Kamera TOF menggunakan pengesanan cahaya aktif dan biasanya merangkumi bahagian-bahagian berikut:

1. Unit penyinaran

Unit penyinaran perlu memodulasi sumber cahaya dengan denyutan sebelum memancarkan, dan frekuensi denyutan cahaya termodulasi boleh mencecah setinggi 100MHz. Hasilnya, sumber cahaya dihidupkan dan dimatikan beribu-ribu kali semasa penangkapan imej. Setiap denyutan cahaya hanya beberapa nanosaat. Parameter masa pendedahan kamera menentukan bilangan denyutan setiap imej.

Untuk mencapai pengukuran yang tepat, denyutan cahaya mesti dikawal dengan tepat agar mempunyai tempoh, masa naik dan masa turun yang sama. Kerana sisihan kecil hanya satu nanosaat boleh menghasilkan ralat pengukuran jarak sehingga 15 cm.

Frekuensi dan ketepatan modulasi yang tinggi sedemikian hanya boleh dicapai dengan LED atau diod laser yang canggih.

Secara amnya, sumber cahaya penyinaran adalah sumber cahaya inframerah yang tidak dapat dilihat oleh mata manusia.

2. Kanta optik

Ia digunakan untuk mengumpul cahaya yang dipantulkan dan membentuk imej pada sensor optik. Walau bagaimanapun, tidak seperti kanta optik biasa, penapis jalur laluan perlu ditambah di sini untuk memastikan hanya cahaya dengan panjang gelombang yang sama dengan sumber pencahayaan yang boleh masuk. Tujuannya adalah untuk menyekat sumber cahaya yang tidak koheren bagi mengurangkan hingar, sambil menghalang sensor fotosensitif daripada terdedah secara berlebihan akibat gangguan cahaya luaran.

3. Sensor pengimejan

Teras kamera TOF. Struktur sensor adalah serupa dengan sensor imej biasa, tetapi ia lebih kompleks daripada sensor imej. Ia mengandungi 2 atau lebih pengatup untuk mengambil sampel cahaya yang dipantulkan pada masa yang berbeza. Oleh itu, piksel cip TOF jauh lebih besar daripada saiz piksel sensor imej umum, biasanya sekitar 100um.

4. Unit kawalan

Urutan denyutan cahaya yang dicetuskan oleh unit kawalan elektronik kamera disegerakkan dengan tepat dengan pembukaan/penutupan pengatup elektronik cip. Ia melakukan pembacaan dan penukaran cas sensor dan mengarahkannya ke unit analisis dan antara muka data.

5. Unit pengkomputeran

Unit pengkomputeran boleh merakam peta kedalaman yang tepat. Peta kedalaman biasanya merupakan imej skala kelabu, di mana setiap nilai mewakili jarak antara permukaan yang memantulkan cahaya dan kamera. Untuk mendapatkan hasil yang lebih baik, penentukuran data biasanya dilakukan.

Bagaimanakah TOF mengukur jarak?

Sumber cahaya pencahayaan biasanya dimodulasi oleh denyutan gelombang segi empat sama, kerana ia agak mudah dilaksanakan dengan litar digital. Setiap piksel kamera kedalaman terdiri daripada unit fotosensitif (seperti fotodiod), yang boleh menukar cahaya datang kepada arus elektrik. Unit fotosensitif disambungkan dengan berbilang suis frekuensi tinggi (G1, G2 dalam rajah di bawah) untuk membimbing arus ke dalam kapasitor berbeza yang boleh menyimpan cas (S1, S2 dalam rajah di bawah).

Unit kawalan pada kamera menghidupkan dan mematikan sumber cahaya, menghantar denyutan cahaya. Pada masa yang sama, unit kawalan membuka dan menutup pengatup elektronik pada cip. Cas S₀yang dijana dengan cara ini oleh denyutan cahaya disimpan pada elemen fotosensitif.

Kemudian, unit kawalan menghidupkan dan mematikan sumber cahaya untuk kali kedua. Kali ini pengatup dibuka kemudian, pada ketika sumber cahaya dimatikan. Cas S₁yang dijana kini juga disimpan pada elemen fotosensitif.

Oleh kerana tempoh denyutan cahaya tunggal adalah sangat singkat, proses ini diulang beribu-ribu kali sehingga masa pendedahan dicapai. Nilai dalam sensor cahaya kemudiannya dibaca dan jarak sebenar boleh dikira daripada nilai-nilai ini.

Perhatikan bahawa kelajuan cahaya ialah c, t_pialah tempoh denyutan cahaya, S₀mewakili cas yang dikumpulkan oleh pengatup sebelumnya, dan S₁mewakili cas yang dikumpulkan oleh pengatup tertangguh, maka jarak d boleh dikira dengan formula berikut:

Jarak terkecil yang boleh diukur ialah apabila semua cas dikumpulkan dalam S0 semasa tempoh pengatup yang lebih awal dan tiada cas dikumpulkan dalam S1 semasa tempoh pengatup tertangguh, iaitu S1 = 0. Penggantian ke dalam formula akan memberikan jarak minimum yang boleh diukur d=0.

Jarak terukur terbesar adalah di mana semua cas dikumpulkan dalam S1 dan tiada cas dikumpulkan langsung dalam S0. Formula tersebut kemudiannya menghasilkan d = 0.5 xc × tp. Oleh itu, jarak terukur maksimum ditentukan oleh lebar denyut cahaya. Contohnya, tp = 50 ns, menggantikannya dengan formula di atas, jarak pengukuran maksimum d = 7.5m.

Reka bentuk perkakasan dan ciri produk

Mengguna pakai penyelesaian perkakasan TOF paling canggih di dunia; Laser selamat Kelas I, resolusi piksel tinggi, kamera gred perindustrian, saiz kecil, boleh digunakan untuk pengumpulan maklumat kedalaman jarak jauh dalaman dan luaran.

Algoritma pemprosesan imej

Menggunakan algoritma pemprosesan dan analisis imej yang terkemuka di dunia, ia mempunyai keupayaan pemprosesan yang kuat, mengambil kurang sumber CPU, mempunyai ketepatan yang tinggi dan keserasian yang baik.

Aplikasi

Kamera perindustrian digital terutamanya digunakan dalam automasi kilang, navigasi AGV, pengukuran ruang, trafik dan pengangkutan pintar (ITS), dan sains perubatan dan hayat. Kamera imbasan kawasan, imbasan garisan dan rangkaian kami digunakan secara meluas dalam pengukuran kedudukan dan orientasi objek, pemantauan aktiviti dan status pesakit, pengecaman wajah, pemantauan trafik, pemeriksaan elektronik dan semikonduktor, pengiraan orang dan pengukuran barisan serta bidang lain.

www.hampotech.com

fairy@hampotech.com