Ce este o cameră TOF? Și cum funcționează?

TOF 3DCameră

Camera 3D TOF este construită cu cea mai avansată tehnologie de imagistică tridimensională. Camera de adâncime TOF (Time of Flight - Timp de zbor) este o nouă generație de produse tehnologice de detectare a distanței și imagistică 3D. Aceasta trimite continuu impulsuri de lumină către țintă, apoi folosește senzorul pentru a recepționa lumina returnată de la obiect și obține distanța față de obiectul țintă prin detectarea timpului de zbor (dus-întors) al impulsului de lumină.

Camerele TOF utilizează de obicei metoda timpului de zbor în măsurarea distanței, adică atunci când se utilizează unde ultrasonice etc., nu uitați să măsurați, astfel încât să puteți înțelege mai bine distanța. Această măsurare a distanței poate fi efectuată prin fascicule de lumină, astfel încât avantajele în utilizarea reală sunt încă foarte evidente. , atunci când se utilizează această cameră, dimensiunea poate fi măsurată prin imagistică, ceea ce este foarte convenabil. Și această modalitate de utilizare este prin reflexia luminii, distanța poate fi cunoscută prin calcularea timpului de întoarcere și o percepție mai adecvată poate fi obținută prin intermediul senzorului. Avantajul utilizării acestui tip de cameră este foarte evident. Nu numai că pixelii sunt mai mari, dar și adăugarea acestui senzor poate face achiziția pe harta dimensiunilor mai realistă și nu este nevoie de piese mobile, iar rezultate mai bune pot fi obținute doar prin măsurare. Este foarte avantajos în aplicații practice, fie că este vorba de poziționare sau măsurare, atâta timp cât aveți acest tip de cameră, puteți deveni ochii mai multor mașini și echipamente în funcționarea reală și puteți finaliza cu adevărat operarea automată.

Camerele TOF pot evita automat obstacolele în timpul utilizării. Prin performanța de detectare, utilizarea automatizării poate fi realizată eficient, iar avantajele utilizării acestei camere sunt foarte evidente. Nu numai că poate cunoaște volumul și informațiile în timp util, dar și în manipularea încărcăturii. Îmbunătățirea automatizării este mai eficientă, poate accelera creșterea eficienței și poate obține avantaje majore în măsurarea distanței și prezentarea imaginilor. Esența acestei camere poate oferi rezultate mai bune și, prin declanșarea impulsurilor, puteți cunoaște ținta detaliată, nu numai că puteți urmări, dar puteți realiza și modelare tridimensională pe imagine, ceea ce poate fi considerat a fi foarte precis.

CumTOFCamerele funcționează

Camerele TOF utilizează detectarea activă a luminii și includ de obicei următoarele componente:

1. Unitate de iradiere

Unitatea de iradiere trebuie să moduleze impulsurile sursei de lumină înainte de a emite, iar frecvența impulsurilor de lumină modulate poate ajunge până la 100 MHz. Drept urmare, sursa de lumină este pornită și oprită de mii de ori în timpul captării imaginii. Fiecare impuls de lumină are o durată de doar câteva nanosecunde. Parametrul timpului de expunere al camerei determină numărul de impulsuri per imagine.

Pentru a obține măsurători precise, impulsurile luminoase trebuie controlate cu precizie pentru a avea exact aceeași durată, timp de creștere și timp de descreștere. Deoarece chiar și mici abateri de doar o nanosecundă pot produce erori de măsurare a distanței de până la 15 cm.

Astfel de frecvențe de modulație ridicate și precizie pot fi obținute doar cu LED-uri sau diode laser sofisticate.

În general, sursa de lumină de iradiere este o sursă de lumină infraroșie invizibilă ochiului uman.

2. Lentilă optică

Este utilizat pentru a colecta lumina reflectată și a forma o imagine pe un senzor optic. Cu toate acestea, spre deosebire de lentilele optice obișnuite, aici trebuie adăugat un filtru trece-bandă pentru a se asigura că poate pătrunde doar lumina cu aceeași lungime de undă ca sursa de iluminare. Scopul acestui filtru este de a suprima sursele de lumină incoerente pentru a reduce zgomotul, prevenind în același timp supraexpunerea senzorului fotosensibil din cauza interferențelor luminoase externe.

3. Senzor de imagine

Nucleul camerei TOF. Structura senzorului este similară cu cea a unui senzor de imagine obișnuit, dar este mai complexă decât un senzor de imagine. Acesta conține 2 sau mai multe obturatoare pentru a eșantiona lumina reflectată în momente diferite. Prin urmare, pixelul cipului TOF este mult mai mare decât dimensiunea generală a pixelului senzorului de imagine, în general în jur de 100 µm.

4. Unitate de control

Secvența de impulsuri luminoase declanșate de unitatea electronică de control a camerei este sincronizată precis cu deschiderea/închiderea obturatorului electronic al cipului. Aceasta efectuează citirea și conversia încărcărilor senzorului și le direcționează către unitatea de analiză și interfața de date.

5. Unitate de calcul

Unitatea de calcul poate înregistra hărți precise de adâncime. O hartă de adâncime este de obicei o imagine în tonuri de gri, unde fiecare valoare reprezintă distanța dintre suprafața care reflectă lumina și cameră. Pentru a obține rezultate mai bune, se efectuează de obicei calibrarea datelor.

Cum măsoară TOF distanța?

Sursa de lumină de iluminare este în general modulată prin impulsuri de undă pătrată, deoarece este relativ ușor de implementat cu circuite digitale. Fiecare pixel al camerei de adâncime este compus dintr-o unitate fotosensibilă (cum ar fi o fotodiodă), care poate converti lumina incidentă în curent electric. Unitatea fotosensibilă este conectată cu mai multe comutatoare de înaltă frecvență (G1, G2 în figura de mai jos) pentru a ghida curentul în diferiți condensatori care pot stoca sarcini (S1, S2 în figura de mai jos).

O unitate de control de pe cameră pornește și oprește sursa de lumină, trimițând un impuls de lumină. În același timp, unitatea de control deschide și închide obturatorul electronic de pe cip. Încărcarea S₀generată în acest fel de impulsul luminos este stocată pe elementul fotosensibil.

Apoi, unitatea de control pornește și oprește sursa de lumină a doua oară. De data aceasta, obturatorul se deschide mai târziu, în momentul în care sursa de lumină este oprită. Încărcarea S₁generată acum este, de asemenea, stocată pe elementul fotosensibil.

Deoarece durata unui singur impuls de lumină este atât de scurtă, acest proces se repetă de mii de ori până când se atinge timpul de expunere. Valorile din senzorul de lumină sunt apoi citite, iar distanța reală poate fi calculată din aceste valori.

Rețineți că viteza luminii este c, t_peste durata impulsului luminos, S₀reprezintă sarcina colectată de obturatorul anterior, iar S₁reprezintă sarcina colectată de obturatorul întârziat, atunci distanța d poate fi calculată cu următoarea formulă:

Cea mai mică distanță măsurabilă este atunci când toată sarcina este colectată în S0 în timpul perioadei de obturare anterioare și nicio sarcină nu este colectată în S1 în timpul perioadei de obturare întârziate, adică S1 = 0. Înlocuirea în formulă va da distanța minimă măsurabilă d=0.

Cea mai mare distanță măsurabilă este cea în care toată sarcina este colectată în S1 și nicio sarcină nu este colectată în S0. Formula dă apoi d = 0,5 xc × tp. Distanța maximă măsurabilă este, prin urmare, determinată de lățimea impulsului de lumină. De exemplu, tp = 50 ns, înlocuind în formula de mai sus distanța maximă de măsurare d = 7,5 m.

Designul hardware și caracteristicile produsului

Adoptă cea mai avansată soluție hardware TOF din lume; laser sigur clasa I, rezoluție înaltă a pixelilor, cameră de calitate industrială, dimensiuni reduse, poate fi utilizată pentru colectarea de informații de adâncime la distanță lungă, în interior și în exterior.

Algoritmul de procesare a imaginilor

Folosind cel mai important algoritm de procesare și analiză a imaginilor din lume, are o capacitate puternică de procesare, consumă mai puține resurse CPU, are o precizie ridicată și o bună compatibilitate.

Aplicații

Camere digitale industriale utilizate în principal în automatizarea fabricilor, navigația AGV, măsurarea spațiului, traficul și transportul inteligent (ITS) și științele medicale și biologice. Camerele noastre cu scanare de suprafață, scanare liniară și rețea sunt utilizate pe scară largă în măsurarea poziției și orientării obiectelor, monitorizarea activității și stării pacienților, recunoașterea feței, monitorizarea traficului, inspecția electronică și a semiconductorilor, numărarea persoanelor și măsurarea cozilor de așteptare și alte domenii.

www.hampotech.com

fairy@hampotech.com