TOFA 3DCaparat
Kamera TOF 3D została zbudowana w oparciu o najbardziej zaawansowaną technologię obrazowania trójwymiarowego.Kamera głębinowa TOF (Time of Flight) to nowa generacja produktów wykorzystujących technologię wykrywania odległości i obrazowania 3D.W sposób ciągły wysyła impulsy świetlne do celu, a następnie wykorzystuje czujnik do odbierania światła odbitego od obiektu i określa odległość obiektu docelowego na podstawie czasu przelotu impulsu świetlnego w obie strony.
Kamery TOF zwykle korzystają z metody czasu przelotu w pomiarze odległości, to znaczy, gdy używasz fal ultradźwiękowych itp., pamiętaj o pomiarze, a będziesz mógł lepiej zrozumieć odległość.Pomiar odległości można przeprowadzić za pomocą wiązek światła, więc zalety w rzeczywistym zastosowaniu są nadal bardzo oczywiste., gdy używany jest ten aparat, rozmiar można zmierzyć za pomocą obrazowania, co jest bardzo wygodne.Ten sposób użycia polega na odbiciu światła, odległość można poznać, obliczając czas powrotu, a za pomocą czujnika można uzyskać bardziej adekwatną percepcję.Zaleta stosowania tego rodzaju aparatu jest bardzo oczywista.Nie tylko piksele są wyższe, ale także dodanie tego czujnika może sprawić, że akwizycja na mapie rozmiarów będzie bardziej realistyczna i nie ma potrzeby stosowania ruchomych części, a lepsze wyniki można uzyskać jedynie poprzez pomiar.Jest to bardzo korzystne w zastosowaniach praktycznych, niezależnie od tego, czy jest to pozycjonowanie, czy pomiary, jeśli masz tego rodzaju kamerę, możesz stać się oczami większej liczby maszyn i urządzeń w rzeczywistej pracy i naprawdę zakończyć automatyczną operację.
Kamery TOF potrafią automatycznie omijać przeszkody podczas użytkowania.Dzięki wydajności wykrywania można skutecznie wykorzystać automatyzację, a zalety korzystania z tego aparatu są bardzo oczywiste.Może nie tylko znać objętość i informacje w czasie, ale także obsługiwać ładunki. Poprawa automatyzacji jest bardziej wydajna, może przyspieszyć poprawę wydajności i może uzyskać ogromne korzyści w pomiarze odległości i prezentacji obrazu.Rdzeń tego aparatu może.Daje lepsze wyniki, a dzięki wyzwalaniu impulsowemu można poznać szczegółowy cel, nie tylko śledzić, ale także wykonać trójwymiarowe modelowanie na obrazie, co można uznać za bardzo dokładne.
JakTOFKamery działają
Kamery TOF wykorzystują aktywną detekcję światła i zwykle składają się z następujących części:
1. Jednostka napromieniowania
Jednostka naświetlająca musi przed emisją modulować impulsowo źródło światła, a częstotliwość modulowanego impulsu świetlnego może sięgać nawet 100 MHz.W rezultacie źródło światła jest włączane i wyłączane tysiące razy podczas rejestrowania obrazu.Każdy impuls świetlny trwa tylko kilka nanosekund.Parametr czasu ekspozycji kamery 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.Ponieważ nawet niewielkie odchylenia wynoszące zaledwie jedną nanosekundę mogą powodować błędy pomiaru odległości do 15 cm.
Tak wysokie częstotliwości modulacji i precyzję można osiągnąć jedynie dzięki wyrafinowanym diodom LED lub diodom laserowym.
Ogólnie rzecz biorąc, źródłem światła napromieniowania jest źródło światła podczerwonego niewidoczne dla ludzkiego oka.
2. Soczewka optyczna
Służy do gromadzenia odbitego światła i tworzenia obrazu na czujniku optycznym.Jednak w przeciwieństwie do zwykłych soczewek optycznych należy tu dodać filtr pasmowo-przepustowy, aby zapewnić, że do wnętrza przedostanie się tylko światło o tej samej długości fali, co źródło oświetlenia.Ma to na celu stłumienie niespójnych źródeł światła w celu zmniejszenia szumu, a jednocześnie zapobiega prześwietleniu czujnika światłoczułego w wyniku zakłóceń światła zewnętrznego.
3. Czujnik obrazu
Rdzeń kamery TOF.Budowa czujnika jest podobna do budowy zwykłego czujnika obrazu, ale jest bardziej złożona niż w przypadku czujnika obrazu.Zawiera 2 lub więcej przesłon do próbkowania światła odbitego w różnym czasie.Dlatego piksel układu TOF jest znacznie większy niż ogólny rozmiar piksela czujnika obrazu i zwykle wynosi około 100um.
4. Jednostka sterująca
Sekwencja impulsów świetlnych wyzwalana przez elektroniczną jednostkę sterującą aparatu jest precyzyjnie zsynchronizowana z otwieraniem/zamykaniem elektronicznej migawki chipa.Dokonuje odczytu i konwersji ładunków czujnika i kieruje je do jednostki analitycznej i interfejsu danych.
5. Jednostka obliczeniowa
Jednostka obliczeniowa może rejestrować dokładne mapy głębokości.Mapa głębi to zwykle obraz w skali szarości, gdzie każda wartość reprezentuje odległość między powierzchnią odbijającą światło a kamerą.Aby uzyskać lepsze wyniki, zwykle przeprowadza się kalibrację danych.
Jak TOF mierzy odległość?
Źródło światła oświetlającego jest zazwyczaj modulowane impulsami fali prostokątnej, ponieważ jest stosunkowo łatwe do wdrożenia za pomocą obwodów cyfrowych.Każdy piksel kamery głębinowej składa się z jednostki światłoczułej (takiej jak fotodioda), która może przekształcić padające światło w prąd elektryczny.Moduł światłoczuły jest połączony z wieloma przełącznikami wysokiej częstotliwości (G1, G2 na poniższym rysunku), aby kierować prąd do różnych kondensatorów, które mogą przechowywać ładunki (S1, S2 na poniższym rysunku).
Jednostka sterująca w aparacie włącza i wyłącza źródło światła, wysyłając impuls świetlny.W tym samym momencie jednostka sterująca otwiera i zamyka elektroniczną przesłonę na chipie.Zarzuty0wygenerowany w ten sposób przez impuls świetlny jest magazynowany na elemencie światłoczułym.
Następnie jednostka sterująca ponownie włącza i wyłącza źródło światła.Tym razem migawka otwiera się później, w momencie wyłączenia źródła światła.Zarzuty1wygenerowany teraz jest również przechowywany na elemencie światłoczułym.
Ponieważ czas trwania pojedynczego impulsu świetlnego jest tak krótki, proces ten powtarza się tysiące razy, aż do osiągnięcia czasu ekspozycji.Następnie odczytywane są wartości z czujnika światła i na podstawie tych wartości można obliczyć rzeczywistą odległość.
Zauważ, że prędkość światła wynosi c, tpjest czasem trwania impulsu świetlnego, S0reprezentuje ładunek zebrany przez wcześniejszą migawkę, a S1reprezentuje ładunek zebrany przez opóźnioną migawkę, wówczas odległość d można obliczyć ze wzoru:
Najmniejsza mierzalna odległość ma miejsce wtedy, gdy cały ładunek jest gromadzony w S0 podczas wcześniejszego okresu migawki, a żaden ładunek nie jest gromadzony w S1 podczas opóźnionego okresu migawki, tj. S1 = 0. Podstawienie do wzoru da minimalną mierzalną odległość d=0.
Największa mierzalna odległość to miejsce, w którym cały ładunek jest gromadzony w S1, a w S0 nie jest zbierany żaden ładunek.Ze wzoru wynika zatem d = 0,5 xc × tp.Maksymalna mierzalna odległość jest zatem określana na podstawie szerokości impulsu świetlnego.Przykładowo tp = 50 ns podstawiając do powyższego wzoru maksymalną odległość pomiaru d = 7,5m.
Projekt sprzętu i cechy produktu
Zastosuj najbardziej zaawansowane rozwiązanie sprzętowe TOF na świecie;Bezpieczny laser klasy I, wysoka rozdzielczość pikseli, kamera klasy przemysłowej, niewielkie rozmiary, może być używany do gromadzenia informacji o głębokości na duże odległości w pomieszczeniach i na zewnątrz.
Algorytm przetwarzania obrazu
Wykorzystując wiodący na świecie algorytm przetwarzania i analizy obrazu, ma duże możliwości przetwarzania, zajmuje mniej zasobów procesora, ma wysoką dokładność i dobrą kompatybilność.
Aplikacje
Cyfrowe kamery przemysłowe stosowane głównie w automatyce fabryk, nawigacji AGV, pomiarach przestrzeni, inteligentnym ruchu i transporcie (ITS) oraz medycynie i naukach przyrodniczych.Nasze kamery do skanowania obszaru, skanowania liniowego i sieciowe są szeroko stosowane w pomiarach położenia i orientacji obiektów, monitorowaniu aktywności i stanu pacjentów, rozpoznawaniu twarzy, monitorowaniu ruchu, inspekcjach elektronicznych i półprzewodników, liczeniu osób i pomiarach kolejek oraz w innych dziedzinach.
www.hampotech.com
fairy@hampotech.com
Czas publikacji: 07 marca 2023 r
