TOF 3DCaparat
Kamera TOF 3D została zbudowana w oparciu o najnowocześniejszą technologię obrazowania trójwymiarowego. Kamera głębi TOF (Time of Flight) to nowa generacja produktów z zakresu detekcji odległości i obrazowania 3D. Nieprzerwanie wysyła impulsy światła do celu, a następnie wykorzystuje czujnik do odbioru światła odbitego od obiektu i określa odległość do obiektu docelowego, mierząc czas przelotu impulsu światła w obie strony.
Kamery TOF zazwyczaj wykorzystują metodę czasu przelotu (time-of-flight) do pomiaru odległości, tzn. podczas korzystania z fal ultradźwiękowych itp. należy pamiętać o pomiarze, co pozwoli lepiej zrozumieć odległość. Pomiar odległości można przeprowadzić za pomocą wiązek światła, więc zalety praktycznego użytkowania są nadal bardzo oczywiste. Używając tej kamery, można zmierzyć rozmiar za pomocą obrazowania, co jest bardzo wygodne. W tym sposobie użycia, poprzez odbicie światła, odległość można poznać, obliczając czas powrotu, a czujnik pozwala uzyskać bardziej adekwatną percepcję. Zaleta korzystania z tego rodzaju kamery jest bardzo oczywista. Nie tylko liczba pikseli jest większa, ale również dodanie tego czujnika może sprawić, że akwizycja na mapie rozmiarów będzie bardziej realistyczna, a ruchome części nie będą potrzebne, a lepsze wyniki można uzyskać wyłącznie poprzez pomiar. Jest to bardzo korzystne w zastosowaniach praktycznych, niezależnie od tego, czy chodzi o pozycjonowanie, czy pomiar. Posiadając taką kamerę, można stać się oczami większej liczby maszyn i urządzeń w rzeczywistej pracy, realistycznie uzupełniając działanie automatyczne.
Kamery TOF mogą automatycznie omijać przeszkody podczas użytkowania. Dzięki wysokiej wydajności czujników, automatyzacja może być efektywnie wykorzystana, a zalety tej kamery są oczywiste. Umożliwia ona nie tylko pomiar objętości i informacji w czasie, ale także obsługę ładunków. Usprawnienie automatyzacji zwiększa wydajność, przyspiesza proces poprawy efektywności i zapewnia znaczne korzyści w pomiarze odległości i prezentacji obrazu. Sercem tej kamery jest… Zapewnia ona lepsze rezultaty, a dzięki wyzwalaniu impulsowemu można szczegółowo określić cel, śledzić go, a także wykonywać trójwymiarowe modelowanie obrazu, co można określić jako bardzo dokładne.
JakTOFKamery działają
Kamery TOF wykorzystują aktywną detekcję światła i zazwyczaj składają się z następujących części:
1. Jednostka napromieniowująca
Jednostka naświetlająca musi modulować impulsowo źródło światła przed emisją, a częstotliwość modulowanych impulsów światła może sięgać nawet 100 MHz. W rezultacie źródło światła jest włączane i wyłączane tysiące razy podczas rejestrowania obrazu. Każdy impuls światła trwa zaledwie kilka nanosekund. Parametr czasu ekspozycji aparatu określa liczbę impulsów na obraz.
Aby uzyskać dokładne pomiary, impulsy świetlne muszą być precyzyjnie kontrolowane, aby miały dokładnie taki sam czas trwania, czas narastania i opadania. Nawet niewielkie odchylenia rzędu jednej nanosekundy mogą powodować błędy pomiaru odległości sięgające 15 cm.
Tak wysokie częstotliwości modulacji i precyzję można uzyskać wyłącznie przy użyciu zaawansowanych diod LED lub diod laserowych.
Ogólnie rzecz biorąc, źródłem światła jest światło podczerwone, niewidoczne dla ludzkiego oka.
2. Soczewka optyczna
Służy do zbierania odbitego światła i tworzenia obrazu na czujniku optycznym. Jednak w przeciwieństwie do zwykłych soczewek optycznych, w tym przypadku należy dodać filtr pasmowo-przepustowy, aby zapewnić, że tylko światło o tej samej długości fali co źródło oświetlenia może przedostać się do wnętrza. Celem tego jest tłumienie niespójnych źródeł światła w celu redukcji szumów, a jednocześnie zapobieganie prześwietleniu czujnika światłoczułego spowodowanemu interferencją światła zewnętrznego.
3. Czujnik obrazowania
Rdzeń kamery TOF. Struktura sensora jest podobna do struktury zwykłego sensora obrazu, ale jest bardziej złożona niż sensor obrazu. Zawiera on 2 lub więcej migawek do próbkowania światła odbitego w różnych momentach. W związku z tym piksel matrycy TOF jest znacznie większy niż rozmiar piksela standardowego sensora obrazu, zazwyczaj około 100 µm.
4. Jednostka sterująca
Sekwencja impulsów świetlnych wyzwalanych przez elektroniczną jednostkę sterującą aparatu jest precyzyjnie zsynchronizowana z otwieraniem/zamykaniem elektronicznej migawki układu. Odczytuje ona i przetwarza ładunki sensora, a następnie przekazuje je do jednostki analizującej i interfejsu danych.
5. Jednostka obliczeniowa
Jednostka obliczeniowa może rejestrować precyzyjne mapy głębokości. Mapa głębokości to zazwyczaj obraz w skali szarości, gdzie każda wartość reprezentuje odległość między powierzchnią odbijającą światło a kamerą. Aby uzyskać lepsze rezultaty, zazwyczaj przeprowadza się kalibrację danych.
W jaki sposób TOF mierzy odległość?
Źródło światła jest zazwyczaj modulowane impulsami prostokątnymi, ponieważ jest stosunkowo łatwe do wdrożenia za pomocą układów cyfrowych. Każdy piksel kamery głębi składa się z jednostki światłoczułej (takiej jak fotodioda), która może przetwarzać padające światło na prąd elektryczny. Jednostka światłoczuła jest połączona z wieloma przełącznikami wysokiej częstotliwości (G1, G2 na rysunku poniżej), aby kierować prąd do różnych kondensatorów, które mogą gromadzić ładunki (S1, S2 na rysunku poniżej).
Jednostka sterująca w kamerze włącza i wyłącza źródło światła, wysyłając impuls świetlny. Jednocześnie jednostka sterująca otwiera i zamyka elektroniczną migawkę na chipie. Ładunek S0Wytworzone w ten sposób przez impuls światła światło jest magazynowane na elemencie światłoczułym.
Następnie jednostka sterująca włącza i wyłącza źródło światła po raz drugi. Tym razem przesłona otwiera się później, w momencie wyłączenia źródła światła. Ładunek S1wygenerowane dane są również zapisywane na elemencie światłoczułym.
Ponieważ czas trwania pojedynczego impulsu światła jest tak krótki, proces ten powtarza się tysiące razy, aż do osiągnięcia czasu ekspozycji. Następnie odczytuje się wartości z czujnika światła i na ich podstawie można obliczyć rzeczywistą odległość.
Należy pamiętać, że prędkość światła wynosi c, tpjest czasem trwania impulsu światła, S0reprezentuje ładunek zebrany przez wcześniejszą migawkę, a S1reprezentuje ładunek zebrany przez opóźnioną migawkę, wówczas odległość d można obliczyć za pomocą następującego wzoru:
Najmniejsza mierzalna odległość występuje wtedy, gdy cały ładunek jest gromadzony w S0 podczas wcześniejszego okresu migawki, a w S1 nie jest gromadzony żaden ładunek podczas opóźnionego okresu migawki, tj. S1 = 0. Podstawienie do wzoru da minimalną mierzalną odległość d=0.
Największa mierzalna odległość to taka, w której cały ładunek gromadzi się w S1, a w S0 nie gromadzi się go wcale. Wzór daje wówczas d = 0,5 xc × tp. Maksymalna mierzalna odległość jest zatem określona przez szerokość impulsu światła. Na przykład, tp = 50 ns, podstawiając do powyższego wzoru maksymalną odległość pomiaru d = 7,5 m.
Konstrukcja sprzętu i cechy produktu
Zastosuj najnowocześniejsze na świecie rozwiązanie sprzętowe TOF; laser bezpieczny klasy I, wysoka rozdzielczość pikseli, kamera klasy przemysłowej, niewielkie rozmiary, możliwość stosowania do zbierania informacji o głębokości na duże odległości wewnątrz i na zewnątrz budynków.
Algorytm przetwarzania obrazu
Wykorzystuje wiodący na świecie algorytm przetwarzania i analizy obrazu, charakteryzuje się dużą wydajnością przetwarzania, wykorzystuje mniej zasobów procesora, charakteryzuje się wysoką dokładnością i dobrą kompatybilnością.
Aplikacje
Cyfrowe kamery przemysłowe wykorzystywane są głównie w automatyce przemysłowej, nawigacji pojazdów AGV, pomiarach przestrzennych, inteligentnym ruchu drogowym i transporcie (ITS) oraz medycynie i naukach przyrodniczych. Nasze kamery ze skanowaniem obszarowym, liniowym i sieciowym są szeroko stosowane w pomiarach położenia i orientacji obiektów, monitorowaniu aktywności i stanu pacjentów, rozpoznawaniu twarzy, monitorowaniu ruchu drogowego, kontroli elektronicznej i półprzewodnikowej, liczeniu osób i pomiarach kolejek oraz w innych dziedzinach.
www.hampotech.com
fairy@hampotech.com
Czas publikacji: 07-03-2023
