3D časový horizontCAmerika
TOF 3D kamera je vyrobená s použitím najmodernejšej trojrozmernej zobrazovacej technológie. Hĺbková kamera TOF (Time of Flight) je nová generácia produktov na detekciu vzdialenosti a 3D zobrazovanie. Nepretržite vysiela svetelné impulzy k cieľu a potom pomocou senzora prijíma svetlo odrážajúce sa od objektu a získava vzdialenosť k cieľovému objektu detekciou času letu (spriazneho cyklu) svetelného impulzu.
TOF kamery zvyčajne používajú metódu merania vzdialenosti na meranie času letu, to znamená, že pri použití ultrazvukových vĺn atď. nezabudnite merať a môžete lepšie pochopiť vzdialenosť. Toto meranie vzdialenosti sa dá vykonať pomocou svetelných lúčov, takže výhody v reálnom použití sú stále veľmi zrejmé. Pri použití tejto kamery je možné veľkosť merať zobrazovaním, čo je veľmi pohodlné. A tento spôsob použitia je prostredníctvom odrazu svetla, vzdialenosť je možné zistiť výpočtom času návratu a pomocou senzora je možné získať adekvátnejší vnem. Výhoda použitia tohto typu kamery je veľmi zrejmá. Nielenže sú pixely vyššie, ale pridanie tohto senzora môže tiež urobiť snímanie na mape veľkostí realistickejším a nie sú potrebné pohyblivé časti a lepšie výsledky je možné dosiahnuť iba meraním. Je to veľmi výhodné v praktických aplikáciách, či už ide o polohovanie alebo meranie, pokiaľ máte tento typ kamery, môžete sa stať očami viacerých strojov a zariadení v reálnej prevádzke a skutočne dokončiť automatickú prevádzku.
TOF kamery dokážu automaticky obchádzať prekážky počas používania. Vďaka snímaciemu výkonu je možné efektívne využiť automatizáciu a výhody používania tejto kamery sú veľmi zrejmé. Dokáže nielen včas zistiť objem a informácie, ale aj manipulovať s nákladom. Zlepšenie automatizácie je efektívnejšie, môže urýchliť zlepšenie efektivity a dosiahnuť veľké výhody v meraní vzdialenosti a prezentácii obrazu. Jadrom tejto kamery je, že poskytuje lepšie výsledky a vďaka impulznému spúšťaniu môžete detailne určiť cieľ, nielen ho sledovať, ale aj vykonávať trojrozmerné modelovanie obrazu, čo možno považovať za veľmi presné.
AkoČasový limitKamery fungujú
TOF kamery používajú aktívnu detekciu svetla a zvyčajne obsahujú nasledujúce časti:
1. Ožarovacia jednotka
Ožarovacia jednotka musí pred vyžarovaním pulzne modulovať svetelný zdroj a frekvencia modulovaných svetelných impulzov môže dosiahnuť až 100 MHz. V dôsledku toho sa svetelný zdroj počas snímania obrazu tisíckrát zapína a vypína. Každý svetelný impulz trvá len niekoľko nanosekúnd. Parameter expozičného času fotoaparátu určuje počet impulzov na obrázok.
Na dosiahnutie presných meraní musia byť svetelné impulzy presne riadené tak, aby mali presne rovnaké trvanie, čas nábehu a čas dobehu. Pretože aj malé odchýlky len jednej nanosekundy môžu spôsobiť chyby merania vzdialenosti až do 15 cm.
Takéto vysoké modulačné frekvencie a presnosť je možné dosiahnuť iba so sofistikovanými LED diódami alebo laserovými diódami.
Zdrojom ožarovania je vo všeobecnosti infračervený svetelný zdroj, ktorý je pre ľudské oko neviditeľný.
2. Optická šošovka
Používa sa na zachytávanie odrazeného svetla a vytváranie obrazu na optickom senzore. Na rozdiel od bežných optických šošoviek je však potrebné pridať pásmový filter, aby sa zabezpečilo, že dovnútra prenikne iba svetlo s rovnakou vlnovou dĺžkou ako zdroj osvetlenia. Účelom je potlačiť nekoherentné zdroje svetla, aby sa znížil šum, a zároveň zabrániť preexponovaniu fotocitlivého senzora v dôsledku vonkajšieho svetelného rušenia.
3. Zobrazovací senzor
Jadro TOF kamery. Štruktúra snímača je podobná štruktúre bežného obrazového snímača, ale je zložitejšia ako obrazový snímač. Obsahuje 2 alebo viac uzávierok na vzorkovanie odrazeného svetla v rôznych časoch. Preto je pixel TOF čipu oveľa väčší ako bežná veľkosť pixelu obrazového snímača, zvyčajne okolo 100 μm.
4. Riadiaca jednotka
Sekvencia svetelných impulzov spúšťaných elektronickou riadiacou jednotkou fotoaparátu je presne synchronizovaná s otváraním/zatváraním elektronickej uzávierky čipu. Vykonáva čítanie a konverziu nábojov zo senzora a smeruje ich do analytickej jednotky a dátového rozhrania.
5. Výpočtová jednotka
Výpočtová jednotka dokáže zaznamenávať presné mapy hĺbky. Mapa hĺbky je zvyčajne obrázok v odtieňoch sivej, kde každá hodnota predstavuje vzdialenosť medzi povrchom odrážajúcim svetlo a kamerou. Na dosiahnutie lepších výsledkov sa zvyčajne vykonáva kalibrácia údajov.
Ako TOF meria vzdialenosť?
Zdroj osvetlenia je vo všeobecnosti modulovaný impulzmi obdĺžnikovej vlny, pretože je relatívne jednoduché ho implementovať pomocou digitálnych obvodov. Každý pixel hĺbkovej kamery sa skladá z fotocitlivej jednotky (napríklad fotodiódy), ktorá dokáže premeniť dopadajúce svetlo na elektrický prúd. Fotocitlivá jednotka je spojená s viacerými vysokofrekvenčnými spínačmi (G1, G2 na obrázku nižšie), ktoré vedú prúd do rôznych kondenzátorov, ktoré môžu ukladať náboje (S1, S2 na obrázku nižšie).
Riadiaca jednotka na fotoaparáte zapína a vypína svetelný zdroj a vysiela svetelný impulz. V rovnakom okamihu riadiaca jednotka otvára a zatvára elektronickú uzávierku na čipe. Náboj S0takto generovaný svetelný impulz sa ukladá na fotocitlivý prvok.
Riadiaca jednotka potom druhýkrát zapne a vypne zdroj svetla. Tentoraz sa uzávierka otvorí neskôr, v okamihu, keď je zdroj svetla vypnutý. Náboj S1teraz vygenerovaný signál sa tiež ukladá na fotocitlivý prvok.
Keďže trvanie jedného svetelného impulzu je také krátke, tento proces sa opakuje tisíckrát, kým sa nedosiahne expozičný čas. Hodnoty zo svetelného senzora sa potom načítajú a z týchto hodnôt sa dá vypočítať skutočná vzdialenosť.
Všimnite si, že rýchlosť svetla je c, tpje trvanie svetelného impulzu, S0predstavuje náboj zhromaždený skoršou uzávierkou a S1predstavuje náboj zhromaždený oneskorenou uzávierkou, potom vzdialenosť d možno vypočítať podľa nasledujúceho vzorca:
Najmenšia merateľná vzdialenosť je vtedy, keď sa všetok náboj zhromaždí v S0 počas skoršej periódy uzávierky a žiadny náboj sa nezhromaždí v S1 počas periódy oneskorenej uzávierky, t. j. S1 = 0. Dosadením do vzorca dostaneme minimálnu merateľnú vzdialenosť d=0.
Najväčšia merateľná vzdialenosť je tam, kde sa všetok náboj zhromaždí v S1 a žiadny náboj sa nezhromaždí v S0. Vzorec potom dáva d = 0,5 xc × tp. Maximálna merateľná vzdialenosť je preto určená šírkou svetelného impulzu. Napríklad, tp = 50 ns, dosadením do vyššie uvedeného vzorca, maximálna meraná vzdialenosť d = 7,5 m.
Dizajn hardvéru a vlastnosti produktu
Používa najmodernejšie hardvérové riešenie TOF na svete; bezpečný laser triedy I, vysoké rozlíšenie pixelov, priemyselná kamera, malá veľkosť, možno použiť na zber informácií o hĺbke na dlhé vzdialenosti v interiéri aj exteriéri.
Algoritmus spracovania obrazu
Vďaka poprednému svetovému algoritmu na spracovanie a analýzu obrazu má silné spracovateľské schopnosti, zaberá menej zdrojov CPU, má vysokú presnosť a dobrú kompatibilitu.
Aplikácie
Digitálne priemyselné kamery sa používajú najmä v automatizácii výroby, navigácii AGV, meraní priestoru, inteligentnej doprave a preprave (ITS) a v medicíne a biologických vedách. Naše kamery s plošným skenovaním, líniovým skenovaním a sieťové kamery sa široko používajú pri meraní polohy a orientácie objektov, monitorovaní aktivity a stavu pacientov, rozpoznávaní tvárí, monitorovaní dopravy, kontrole elektroniky a polovodičov, počítaní ľudí a meraní radov a ďalších oblastiach.
www.hampotech.com
fairy@hampotech.com
Čas uverejnenia: 7. marca 2023
