Çfarë është kamera TOF? Dhe si funksionon?

TOF 3DCamera

Kamera 3D TOF është ndërtuar me teknologjinë më të përparuar të imazherisë tre-dimensionale. Kamera e thellësisë TOF (Koha e Fluturimit) është një gjeneratë e re e produkteve të teknologjisë së zbulimit të distancës dhe imazherisë 3D. Ajo dërgon vazhdimisht pulse drite në objektiv dhe më pas përdor sensorin për të marrë dritën e kthyer nga objekti dhe për të marrë distancën e objektit të synuar duke zbuluar kohën e fluturimit (udhëtimit vajtje-ardhje) të pulsit të dritës.

Kamerat TOF zakonisht përdorin metodën e kohës së fluturimit në matjen e distancës, domethënë, kur përdorni valë ultrasonike, etj., mos harroni të matni, dhe mund ta kuptoni më tej distancën. Kjo matje e distancës mund të kryhet përmes rrezeve të dritës, kështu që avantazhet në përdorimin real janë ende shumë të dukshme. , kur përdoret kjo kamera, madhësia mund të matet me anë të imazherisë, gjë që është shumë e përshtatshme. Dhe kjo mënyrë përdorimi është përmes reflektimit të dritës, distanca mund të njihet duke llogaritur kohën e kthimit, dhe një perceptim më i përshtatshëm mund të merret përmes sensorit. Avantazhi i përdorimit të këtij lloj kameraje është shumë i dukshëm. Jo vetëm që pikselët janë më të lartë, por edhe shtimi i këtij sensori mund ta bëjë marrjen në hartën e madhësisë më realiste, dhe nuk ka nevojë për pjesë lëvizëse, dhe rezultate më të mira mund të merren vetëm duke matur. Është shumë e dobishme në aplikimet praktike, qoftë pozicionimi apo matja, për sa kohë që keni këtë lloj kameraje, mund të bëheni sytë e më shumë makinerive dhe pajisjeve në funksionimin real, dhe të përfundoni vërtet funksionimin automatik.

Kamerat TOF mund të shmangin automatikisht pengesat gjatë përdorimit. Nëpërmjet performancës së ndjeshmërisë, përdorimi i automatizimit mund të realizohet në mënyrë efektive, dhe avantazhet e përdorimit të kësaj kamere janë shumë të dukshme. Ajo jo vetëm që mund të njohë vëllimin dhe informacionin në kohë, por edhe në trajtimin e ngarkesës. Përmirësimi i automatizimit është më efikas, mund të përshpejtojë përmirësimin e efikasitetit dhe mund të marrë avantazhe të mëdha në matjen e distancës dhe prezantimin e imazhit. Bërthama e kësaj kamere mund të... Ajo paraqet rezultate më të mira, dhe nëpërmjet aktivizimit të pulsit, ju mund të njihni objektivin e detajuar, jo vetëm që mund të gjurmoni, por edhe mund të kryeni modelim tre-dimensional në imazh, i cili mund të thuhet se është shumë i saktë.

SiTOFKamerat punojnë

Kamerat TOF përdorin zbulimin aktiv të dritës dhe zakonisht përfshijnë pjesët e mëposhtme:

1. Njësia e rrezatimit

Njësia e rrezatimit duhet të modulojë me puls burimin e dritës përpara se të emetojë, dhe frekuenca e moduluar e pulsit të dritës mund të jetë deri në 100 MHz. Si rezultat, burimi i dritës ndizet dhe fiket mijëra herë gjatë kapjes së imazhit. Çdo puls drite zgjat vetëm disa nanosekonda. Parametri i kohës së ekspozimit të kamerës përcakton numrin e pulseve për imazh.

Për të arritur matje të sakta, pulset e dritës duhet të kontrollohen me saktësi që të kenë saktësisht të njëjtën kohëzgjatje, kohë ngritjeje dhe kohë zbritjeje. Sepse edhe devijimet e vogla prej vetëm një nanosekonde mund të prodhojnë gabime në matjen e distancës deri në 15 cm.

Frekuenca dhe saktësi kaq të larta modulimi mund të arrihen vetëm me LED ose dioda lazer të sofistikuara.

Në përgjithësi, burimi i dritës së rrezatimit është një burim drite infra të kuqe i padukshëm për syrin e njeriut.

2. Lente optike

Përdoret për të mbledhur dritën e reflektuar dhe për të formuar një imazh në një sensor optik. Megjithatë, ndryshe nga lentet optike të zakonshme, këtu duhet të shtohet një filtër kalimi brezash për të siguruar që vetëm drita me të njëjtën gjatësi vale si burimi i ndriçimit mund të hyjë. Qëllimi i kësaj është të shtypë burimet jokoherente të dritës për të zvogëluar zhurmën, duke parandaluar njëkohësisht ekspozimin e tepërt të sensorit fotosensitiv për shkak të ndërhyrjes së dritës së jashtme.

3. Sensor imazhi

Bërthama e kamerës TOF. Struktura e sensorit është e ngjashme me atë të një sensori të zakonshëm imazhi, por është më komplekse se një sensor imazhi. Ai përmban 2 ose më shumë qepena për të marrë mostra të dritës së reflektuar në kohë të ndryshme. Prandaj, pikseli i çipit TOF është shumë më i madh se madhësia e përgjithshme e pikselit të sensorit të imazhit, përgjithësisht rreth 100 μm.

4. Njësia e kontrollit

Sekuenca e pulseve të dritës të shkaktuara nga njësia e kontrollit elektronik të kamerës është e sinkronizuar saktësisht me hapjen/mbylljen e qepenit elektronik të çipit. Ai kryen leximin dhe konvertimin e ngarkesave të sensorit dhe i drejton ato në njësinë e analizës dhe ndërfaqen e të dhënave.

5. Njësia e informatikës

Njësia kompjuterike mund të regjistrojë harta të sakta të thellësisë. Një hartë thellësie është zakonisht një imazh në shkallë gri, ku çdo vlerë përfaqëson distancën midis sipërfaqes që reflekton dritën dhe kamerës. Për të marrë rezultate më të mira, zakonisht kryhet kalibrimi i të dhënave.

Si e mat TOF distancën?

Burimi i dritës së ndriçimit në përgjithësi modulohet nga pulset e valëve katrore, sepse është relativisht e lehtë për t'u zbatuar me qarqe dixhitale. Çdo piksel i kamerës së thellësisë përbëhet nga një njësi fotosensitive (siç është një fotodiodë), e cila mund ta shndërrojë dritën incidente në rrymë elektrike. Njësia fotosensitive është e lidhur me shumë çelësa me frekuencë të lartë (G1, G2 në figurën më poshtë) për të drejtuar rrymën në kondensatorë të ndryshëm që mund të ruajnë ngarkesa (S1, S2 në figurën më poshtë).

Një njësi kontrolli në kamera e ndez dhe e fik burimin e dritës, duke dërguar një puls drite. Në të njëjtin moment, njësia e kontrollit hap dhe mbyll qepenin elektronik në çip. Ngarkesa S₀I gjeneruar në këtë mënyrë nga pulsi i dritës ruhet në elementin fotosensitiv.

Pastaj, njësia e kontrollit e ndez dhe e fik burimin e dritës për herë të dytë. Këtë herë qepeni hapet më vonë, në momentin kur burimi i dritës është i fikur. Ngarkesa S₁E gjeneruar tani ruhet gjithashtu në elementin fotosensitiv.

Meqenëse kohëzgjatja e një pulsi të vetëm drite është kaq e shkurtër, ky proces përsëritet mijëra herë derisa të arrihet koha e ekspozimit. Vlerat në sensorin e dritës lexohen më pas dhe distanca aktuale mund të llogaritet nga këto vlera.

Vini re se shpejtësia e dritës është c, t_pështë kohëzgjatja e pulsit të dritës, S₀përfaqëson ngarkesën e mbledhur nga qepeni i mëparshëm, dhe S₁përfaqëson ngarkesën e mbledhur nga qepeni i vonuar, atëherë distanca d mund të llogaritet me formulën e mëposhtme:

Distanca më e vogël e matshme është kur e gjithë ngarkesa mblidhet në S0 gjatë periudhës së mëparshme të mbylljes dhe nuk mblidhet asnjë ngarkesë në S1 gjatë periudhës së vonuar të mbylljes, dmth. S1 = 0. Zëvendësimi në formulë do të japë distancën minimale të matshme d=0.

Distanca më e madhe e matshme është aty ku e gjithë ngarkesa mblidhet në S1 dhe asnjë ngarkesë nuk mblidhet fare në S0. Formula më pas jep d = 0.5 xc × tp. Distanca maksimale e matshme përcaktohet, pra, nga gjerësia e pulsit të dritës. Për shembull, tp = 50 ns, duke zëvendësuar në formulën e mësipërme, distancën maksimale të matjes d = 7.5m.

Dizajni i pajisjeve dhe karakteristikat e produktit

Përshtatni zgjidhjen më të përparuar të pajisjeve TOF në botë; lazer i sigurt i Klasit I, rezolucion i lartë pikseli, kamera e gradës industriale, madhësi e vogël, mund të përdoret për mbledhjen e informacionit të thellësisë në distanca të gjata, brenda dhe jashtë.

Algoritmi i përpunimit të imazhit

Duke përdorur algoritmin kryesor në botë për përpunimin dhe analizën e imazheve, ai ka aftësi të fortë përpunimi, merr më pak burime të CPU-së, ka saktësi të lartë dhe përputhshmëri të mirë.

Aplikacionet

Kamerat dixhitale industriale përdoren kryesisht në automatizimin e fabrikave, navigimin AGV, matjen e hapësirës, ​​trafikun dhe transportin inteligjent (ITS), si dhe në shkencat mjekësore dhe të jetës. Kamerat tona të skanimit të zonës, skanimit të linjave dhe rrjetit përdoren gjerësisht në matjen e pozicionit dhe orientimit të objekteve, monitorimin e aktivitetit dhe statusit të pacientit, njohjen e fytyrës, monitorimin e trafikut, inspektimin elektronik dhe gjysmëpërçues, numërimin e njerëzve dhe matjen e radhëve dhe fusha të tjera.

www.hampotech.com

fairy@hampotech.com