Vad är en TOF-kamera och hur fungerar den?

TOF 3DCkamera

TOF 3D-kameran är byggd med den mest avancerade tredimensionella bildtekniken. TOF (Time of Flight) djupkameran är en ny generation av avståndsdetekterings- och 3D-bildteknikprodukter. Den skickar kontinuerligt ljuspulser till målet och använder sedan sensorn för att ta emot ljuset som returneras från objektet och erhåller avståndet till målobjektet genom att detektera ljuspulsens flygtid (tur och retur).

TOF-kameror använder vanligtvis time-of-flight-metoden vid avståndsmätning, det vill säga när man använder ultraljudsvågor etc., kom ihåg att mäta, så kan man bättre förstå avståndet. Denna avståndsmätning kan utföras genom ljusstrålar, så fördelarna i faktisk användning är fortfarande mycket uppenbara. När denna kamera används kan storleken mätas genom avbildning, vilket är mycket bekvämt. Och detta användningssätt är genom ljusreflektion, avståndet kan kännas till genom att beräkna återgångstiden, och en mer adekvat uppfattning kan erhållas genom sensorn. Fördelen med att använda denna typ av kamera är mycket uppenbar. Inte bara pixlarna är högre, utan även tillägget av denna sensor kan göra förvärvet på storlekskartan mer realistisk, och det finns inget behov av rörliga delar, och bättre resultat kan endast erhållas genom mätning. Det är mycket fördelaktigt i praktiska tillämpningar, oavsett om det är positionering eller mätning, så länge du har denna typ av kamera kan du bli ögonen på fler maskiner och utrustning i faktisk drift och verkligen slutföra den automatiska driften.

TOF-kameror kan automatiskt undvika hinder vid användning. Genom sensorprestanda kan användningen av automatisering effektivt realiseras, och fördelarna med att använda denna kamera är mycket uppenbara. Den kan inte bara känna av volym och information i tid, utan även vid godshantering. Förbättrad automatisering är effektivare, kan påskynda effektivitetsförbättringen och kan få stora fördelar vid avståndsmätning och bildpresentation. Kärnan i denna kamera kan. Den presenterar bättre resultat, och genom pulsutlösning kan du känna till det detaljerade målet, inte bara spåra, utan också utföra tredimensionell modellering på bilden, vilket kan sägas vara mycket exakt.

HurTOFKameror fungerar

TOF-kameror använder aktiv ljusdetektering och inkluderar vanligtvis följande delar:

1. Bestrålningsenhet

Bestrålningsenheten måste pulsmodulera ljuskällan innan den avger ljus, och den modulerade ljuspulsfrekvensen kan vara så hög som 100 MHz. Som ett resultat slås ljuskällan på och av tusentals gånger under bildtagning. Varje ljuspuls är bara några nanosekunder lång. Kamerans exponeringstidsparameter bestämmer antalet pulser per bild.

För att uppnå noggranna mätningar måste ljuspulserna styras exakt så att de har exakt samma varaktighet, stigtid och falltid. Även små avvikelser på bara en nanosekund kan ge upphov till mätfel på upp till 15 cm i avståndet.

Sådana höga moduleringsfrekvenser och precision kan endast uppnås med sofistikerade lysdioder eller laserdioder.

Generellt sett är bestrålningsljuskällan en infraröd ljuskälla som är osynlig för det mänskliga ögat.

2. Optisk lins

Den används för att samla in reflekterat ljus och bilda en bild på en optisk sensor. Till skillnad från vanliga optiska linser måste dock ett bandpassfilter läggas till här för att säkerställa att endast ljus med samma våglängd som ljuskällan kan komma in. Syftet med detta är att undertrycka inkoherenta ljuskällor för att minska brus, samtidigt som det förhindrar att den ljuskänsliga sensorn överexponeras på grund av extern ljusstörning.

3. Bildsensor

Kärnan i TOF-kameran. Sensorns struktur liknar den hos en vanlig bildsensor, men den är mer komplex än en bildsensor. Den innehåller två eller fler slutare för att sampla reflekterat ljus vid olika tidpunkter. Därför är TOF-chipets pixel mycket större än den allmänna bildsensorns pixelstorlek, vanligtvis runt 100 µm.

4. Styrenhet

Sekvensen av ljuspulser som utlöses av kamerans elektroniska styrenhet är exakt synkroniserad med öppningen/stängningen av chipets elektroniska slutare. Den utför avläsning och omvandling av sensorladdningarna och riktar dem till analysenheten och datagränssnittet.

5. Beräkningsenhet

Datorenheten kan spela in exakta djupkartor. En djupkarta är vanligtvis en gråskalig bild, där varje värde representerar avståndet mellan den ljusreflekterande ytan och kameran. För att få bättre resultat utförs vanligtvis datakalibrering.

Hur mäter TOF avstånd?

Belysningskällan moduleras generellt av fyrkantsvågspulser, eftersom det är relativt enkelt att implementera med digitala kretsar. Varje pixel i djupkameran består av en ljuskänslig enhet (såsom en fotodiod) som kan omvandla infallande ljus till elektrisk ström. Den ljuskänsliga enheten är ansluten till flera högfrekvensbrytare (G1, G2 i figuren nedan) för att leda strömmen till olika kondensatorer som kan lagra laddningar (S1, S2 i figuren nedan).

En styrenhet på kameran tänder och släcker ljuskällan och skickar ut en ljuspuls. Samtidigt öppnar och stänger styrenheten den elektroniska slutaren på chipet. Laddningen S₀genereras på detta sätt av ljuspulsen lagras på det ljuskänsliga elementet.

Sedan slår styrenheten på och av ljuskällan en andra gång. Den här gången öppnas slutaren senare, vid den tidpunkt då ljuskällan stängs av. Laddningen S₁den nu genererade mängden lagras också på det ljuskänsliga elementet.

Eftersom en enda ljuspuls varar så kort upprepas processen tusentals gånger tills exponeringstiden uppnås. Värdena i ljussensorn avläses sedan och det faktiska avståndet kan beräknas utifrån dessa värden.

Observera att ljusets hastighet är c, t_pär ljuspulsens varaktighet, S₀representerar laddningen som samlats in av den tidigare slutaren, och S₁representerar laddningen som samlas upp av den fördröjda slutaren, kan avståndet d beräknas med följande formel:

Det minsta mätbara avståndet är när all laddning samlas in i S0 under den tidigare slutarperioden och ingen laddning samlas in i S1 under den fördröjda slutarperioden, dvs. S1 = 0. Att substituera i formeln ger det minsta mätbara avståndet d=0.

Det största mätbara avståndet är där all laddning samlas in i S1 och ingen laddning alls samlas in i S0. Formeln ger då d = 0,5 xc × tp. Det maximala mätbara avståndet bestäms därför av ljuspulsbredden. Till exempel, tp = 50 ns, och genom att ersätta i formeln ovan blir det maximala mätavståndet d = 7,5 m.

Hårdvarudesign och produktfunktioner

Använd världens mest avancerade TOF-hårdvarulösning; klass I säker laser, hög pixelupplösning, industriklassad kamera, liten storlek, kan användas för djupinformationsinsamling på långa avstånd inomhus och utomhus.

Bildbehandlingsalgoritm

Med hjälp av världens ledande bildbehandlings- och analysalgoritm har den stark bearbetningsförmåga, kräver mindre CPU-resurser, har hög noggrannhet och god kompatibilitet.

Applikationer

Digitala industrikameror används huvudsakligen inom fabriksautomation, AGV-navigering, rymdmätning, intelligent trafik och transport (ITS) samt medicin och biovetenskap. Våra områdesskannings-, linjeskannings- och nätverkskameror används ofta inom mätning av objektposition och orientering, övervakning av patientaktivitet och status, ansiktsigenkänning, trafikövervakning, elektronisk och halvledarinspektion, personräkning och kömätning och andra områden.

www.hampotech.com

fairy@hampotech.com