TOF 3DCamera
A câmera TOF 3D é construída com a mais avançada tecnologia de imagem tridimensional. A câmera de profundidade TOF (Time of Flight) é uma nova geração de produtos com tecnologia de detecção de distância e imagem 3D. Ela envia pulsos de luz continuamente para o alvo e, em seguida, usa o sensor para receber a luz refletida pelo objeto, obtendo a distância do objeto alvo através da detecção do tempo de voo (ida e volta) do pulso de luz.
As câmeras TOF geralmente utilizam o método de tempo de voo para medição de distância, ou seja, ao usar ondas ultrassônicas, etc., lembre-se de medir para obter uma compreensão mais precisa da distância. Essa medição de distância pode ser realizada por meio de feixes de luz, portanto, as vantagens em uso prático são muito evidentes. Quando essa câmera é utilizada, o tamanho pode ser medido por imagem, o que é muito conveniente. E esse método de uso se dá por meio da reflexão da luz, a distância pode ser conhecida calculando o tempo de retorno, e uma percepção mais adequada pode ser obtida através do sensor. A vantagem de usar esse tipo de câmera é muito óbvia. Não apenas os pixels são maiores, mas também a adição desse sensor torna a aquisição do mapa de tamanho mais realista, e não há necessidade de partes móveis, e melhores resultados podem ser obtidos apenas com a medição. É muito vantajoso em aplicações práticas, seja para posicionamento ou medição, contanto que você tenha esse tipo de câmera, você pode se tornar os olhos de mais máquinas e equipamentos em operação real, completando a operação automatizada.
As câmeras TOF podem evitar obstáculos automaticamente durante o uso. Através do desempenho de sensoriamento, a automação pode ser efetivamente implementada, e as vantagens de usar essa câmera são muito evidentes. Ela não só permite obter informações e volume em tempo real, como também auxilia no manuseio de cargas, tornando a automação mais eficiente e acelerando o aumento da produtividade. Além disso, proporciona grandes vantagens na medição de distância e na apresentação de imagens. O núcleo dessa câmera apresenta resultados superiores e, através do disparo por pulso, permite identificar o alvo em detalhes, rastreá-lo e realizar modelagem tridimensional na imagem, o que resulta em alta precisão.
ComoTOFAs câmeras funcionam
As câmeras TOF utilizam detecção ativa de luz e geralmente incluem as seguintes partes:
1. Unidade de irradiação
A unidade de irradiação precisa modular a fonte de luz por pulsos antes de emitir, e a frequência dos pulsos de luz modulados pode chegar a 100 MHz. Como resultado, a fonte de luz é ligada e desligada milhares de vezes durante a captura da imagem. Cada pulso de luz dura apenas alguns nanossegundos. O parâmetro de tempo de exposição da câmera determina o número de pulsos por imagem.
Para obter medições precisas, os pulsos de luz devem ser controlados com exatidão para terem exatamente a mesma duração, tempo de subida e tempo de descida. Isso porque mesmo pequenas variações de apenas um nanossegundo podem produzir erros de medição de distância de até 15 cm.
Frequências de modulação tão elevadas e precisão só podem ser alcançadas com LEDs ou diodos laser sofisticados.
Geralmente, a fonte de luz de irradiação é uma fonte de luz infravermelha invisível ao olho humano.
2. Lente óptica
É utilizado para captar a luz refletida e formar uma imagem num sensor ótico. No entanto, ao contrário das lentes óticas comuns, é necessário adicionar um filtro passa-banda para garantir que apenas a luz com o mesmo comprimento de onda da fonte de iluminação entre. O objetivo é suprimir fontes de luz incoerentes para reduzir o ruído, evitando simultaneamente a sobreexposição do sensor fotossensível devido à interferência da luz externa.
3. Sensor de imagem
O núcleo da câmera TOF. A estrutura do sensor é semelhante à de um sensor de imagem comum, mas é mais complexa. Contém dois ou mais obturadores para amostrar a luz refletida em diferentes momentos. Portanto, o pixel do chip TOF é muito maior do que o pixel de um sensor de imagem comum, geralmente em torno de 100 µm.
4. Unidade de controle
A sequência de pulsos de luz disparada pela unidade de controle eletrônico da câmera é sincronizada com precisão com a abertura/fechamento do obturador eletrônico do chip. Ela realiza a leitura e conversão das cargas do sensor e as direciona para a unidade de análise e interface de dados.
5. Unidade de computação
A unidade de computação pode registrar mapas de profundidade precisos. Um mapa de profundidade geralmente é uma imagem em tons de cinza, onde cada valor representa a distância entre a superfície refletora de luz e a câmera. Para obter melhores resultados, geralmente é realizada a calibração dos dados.
Como o TOF mede a distância?
A fonte de luz de iluminação é geralmente modulada por pulsos de onda quadrada, devido à relativa facilidade de implementação com circuitos digitais. Cada pixel da câmera de profundidade é composto por uma unidade fotossensível (como um fotodiodo), que converte a luz incidente em corrente elétrica. A unidade fotossensível é conectada a múltiplos interruptores de alta frequência (G1, G2 na figura abaixo) para direcionar a corrente para diferentes capacitores que armazenam cargas (S1, S2 na figura abaixo).
Uma unidade de controle na câmera liga e desliga a fonte de luz, emitindo um pulso luminoso. Simultaneamente, a unidade de controle abre e fecha o obturador eletrônico no chip. A carga S0A energia gerada dessa forma pelo pulso de luz é armazenada no elemento fotossensível.
Em seguida, a unidade de controle liga e desliga a fonte de luz uma segunda vez. Desta vez, o obturador abre mais tarde, no momento em que a fonte de luz é desligada. A carga S1O sinal gerado agora também é armazenado no elemento fotossensível.
Como a duração de um único pulso de luz é muito curta, esse processo é repetido milhares de vezes até que o tempo de exposição seja atingido. Os valores no sensor de luz são então lidos e a distância real pode ser calculada a partir desses valores.
Note que a velocidade da luz é c, tpé a duração do pulso de luz, S0representa a carga coletada pelo obturador anterior, e S1representa a carga coletada pelo obturador retardado, então a distância d pode ser calculada pela seguinte fórmula:
A menor distância mensurável ocorre quando toda a carga é coletada em S0 durante o período de obturação anterior e nenhuma carga é coletada em S1 durante o período de obturação posterior, ou seja, S1 = 0. Substituindo na fórmula, obtemos a distância mínima mensurável d = 0.
A maior distância mensurável ocorre quando toda a carga é coletada em S1 e nenhuma carga é coletada em S0. A fórmula resulta em d = 0,5 xc × tp. Portanto, a distância máxima mensurável é determinada pela largura do pulso de luz. Por exemplo, tp = 50 ns, substituindo na fórmula acima, a distância máxima de medição é d = 7,5 m.
Design de hardware e características do produto
Adota a solução de hardware TOF mais avançada do mundo: laser de segurança Classe I, alta resolução de pixels, câmera de nível industrial, tamanho compacto, podendo ser usada para coleta de informações de profundidade a longa distância em ambientes internos e externos.
algoritmo de processamento de imagens
Utilizando o algoritmo de processamento e análise de imagens líder mundial, possui forte capacidade de processamento, consome menos recursos da CPU, apresenta alta precisão e boa compatibilidade.
Aplicações
As câmeras industriais digitais são utilizadas principalmente em automação de fábricas, navegação de veículos guiados automaticamente (AGVs), medição espacial, sistemas inteligentes de transporte e tráfego (ITS), além de aplicações nas áreas médica e de ciências da vida. Nossas câmeras de varredura de área, varredura linear e de rede são amplamente utilizadas em medição de posição e orientação de objetos, monitoramento da atividade e do estado de pacientes, reconhecimento facial, monitoramento de tráfego, inspeção de eletrônicos e semicondutores, contagem de pessoas e medição de filas, entre outras áreas.
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Data da publicação: 07/03/2023
