TOF 3DCkamera
TOF 3D kamera, en gelişmiş üç boyutlu görüntüleme teknolojisiyle üretilmiştir. TOF (Time of Flight) derinlik kamerası, yeni nesil mesafe algılama ve 3D görüntüleme teknolojisi ürünüdür. Hedefe sürekli olarak ışık darbeleri gönderir ve ardından sensör aracılığıyla nesneden geri dönen ışığı alır ve ışık darbesinin uçuş (gidiş-dönüş) süresini algılayarak hedef nesnenin mesafesini elde eder.
TOF kameralar genellikle mesafe ölçümünde uçuş süresi yöntemini kullanır; yani ultrasonik dalgalar vb. kullanıldığında ölçüm yapılır ve mesafe daha iyi anlaşılabilir. Bu mesafe ölçümü ışık huzmeleriyle gerçekleştirilebildiğinden, gerçek kullanımda avantajları oldukça belirgindir. Bu kamera kullanıldığında, boyut görüntüleme yoluyla ölçülebilir, bu da çok kullanışlıdır. Ayrıca bu kullanım şekli ışık yansıması yoluyla gerçekleşir, geri dönüş süresi hesaplanarak mesafe belirlenebilir ve sensör aracılığıyla daha yeterli bir algılama elde edilebilir. Bu tür bir kameranın kullanımının avantajı çok açıktır. Sadece piksel sayısı daha yüksek olmakla kalmaz, aynı zamanda bu sensörün eklenmesi boyut haritasındaki görüntülemeyi daha gerçekçi hale getirir ve hareketli parçalara gerek kalmadan sadece ölçüm yaparak daha iyi sonuçlar elde edilebilir. Pratik uygulamalarda çok avantajlıdır; konumlandırma veya ölçüm olsun, bu tür bir kameraya sahip olduğunuz sürece, gerçek operasyonda daha fazla makine ve ekipmanın gözü olabilirsiniz ve otomatik operasyonu gerçekten tamamlayabilirsiniz.
TOF kameralar, kullanım sırasında engellerden otomatik olarak kaçınabilir. Algılama performansı sayesinde otomasyonun etkin bir şekilde gerçekleştirilmesi sağlanır ve bu kameranın kullanımının avantajları çok açıktır. Sadece hacim ve bilgiyi zamanında bilmekle kalmaz, aynı zamanda kargo elleçlemesinde otomasyonun iyileştirilmesi daha verimlidir, verimlilik artışını hızlandırabilir ve mesafe ölçümü ve görüntü sunumunda büyük avantajlar elde edebilir. Bu kameranın özü budur. Daha iyi sonuçlar sunar ve darbe tetikleme yoluyla ayrıntılı hedefi belirleyebilir, sadece izleme yapmakla kalmaz, aynı zamanda görüntü üzerinde üç boyutlu modelleme de gerçekleştirebilir, bu da oldukça doğru olduğu söylenebilir.
NasılTOFKameralar Çalışıyor
TOF kameralar aktif ışık algılama yöntemini kullanır ve genellikle aşağıdaki parçaları içerir:
1. Işınlama ünitesi
Işınlama ünitesi, ışık kaynağını yaymadan önce darbe modülasyonuna tabi tutmalıdır ve modüle edilmiş ışık darbesi frekansı 100 MHz'e kadar çıkabilir. Sonuç olarak, görüntü yakalama sırasında ışık kaynağı binlerce kez açılıp kapatılır. Her ışık darbesi yalnızca birkaç nanosaniye uzunluğundadır. Kameranın pozlama süresi parametresi, görüntü başına darbe sayısını belirler.
Doğru ölçümler elde etmek için, ışık darbelerinin süreleri, yükselme süreleri ve düşme süreleri tam olarak aynı olacak şekilde hassas bir şekilde kontrol edilmelidir. Çünkü sadece bir nanosaniyelik küçük sapmalar bile 15 cm'ye kadar mesafe ölçüm hatalarına neden olabilir.
Bu kadar yüksek modülasyon frekansları ve hassasiyet, ancak gelişmiş LED'ler veya lazer diyotlarla elde edilebilir.
Genellikle, ışınlama ışık kaynağı insan gözüyle görülemeyen bir kızılötesi ışık kaynağıdır.
2. Optik mercek
Yansıyan ışığı toplamak ve optik sensör üzerinde bir görüntü oluşturmak için kullanılır. Ancak, sıradan optik lenslerden farklı olarak, aydınlatma kaynağıyla aynı dalga boyuna sahip ışığın içeri girmesini sağlamak için buraya bir bant geçiren filtre eklenmesi gerekir. Bunun amacı, gürültüyü azaltmak için tutarsız ışık kaynaklarını bastırmak ve aynı zamanda ışığa duyarlı sensörün dış ışık girişiminden dolayı aşırı pozlanmasını önlemektir.
3. Görüntüleme sensörü
TOF kameranın çekirdeği. Sensörün yapısı sıradan bir görüntü sensörüne benzer, ancak bir görüntü sensöründen daha karmaşıktır. Yansıyan ışığı farklı zamanlarda örneklemek için 2 veya daha fazla deklanşör içerir. Bu nedenle, TOF çip pikseli genel görüntü sensörü piksel boyutundan çok daha büyüktür, genellikle yaklaşık 100 µm'dir.
4. Kontrol ünitesi
Kameranın elektronik kontrol ünitesi tarafından tetiklenen ışık darbeleri dizisi, çipin elektronik deklanşörünün açılıp kapanmasıyla tam olarak senkronize edilir. Sensör yüklerinin okunmasını ve dönüştürülmesini gerçekleştirir ve bunları analiz ünitesine ve veri arayüzüne yönlendirir.
5. Bilgisayar birimi
Bilgisayar birimi hassas derinlik haritaları kaydedebilir. Derinlik haritası genellikle gri tonlamalı bir görüntüdür ve her değer, ışığı yansıtan yüzey ile kamera arasındaki mesafeyi temsil eder. Daha iyi sonuçlar elde etmek için genellikle veri kalibrasyonu yapılır.
TOF mesafeyi nasıl ölçer?
Aydınlatma ışık kaynağı genellikle kare dalga darbeleriyle modüle edilir, çünkü dijital devrelerle uygulanması nispeten kolaydır. Derinlik kamerasının her pikseli, gelen ışığı elektrik akımına dönüştürebilen bir ışığa duyarlı üniteden (örneğin bir fotodiyot) oluşur. Işığa duyarlı ünite, akımı yük depolayabilen farklı kapasitörlere (aşağıdaki şekilde S1, S2) yönlendirmek için birden fazla yüksek frekanslı anahtara (aşağıdaki şekilde G1, G2) bağlanır.
Kameradaki kontrol ünitesi, ışık kaynağını açıp kapatarak bir ışık darbesi gönderir. Aynı anda, kontrol ünitesi çip üzerindeki elektronik deklanşörü açıp kapatır. Şarj S0Bu şekilde ışık darbesiyle oluşturulan enerji, ışığa duyarlı eleman üzerinde depolanır.
Ardından, kontrol ünitesi ışık kaynağını ikinci kez açıp kapatır. Bu sefer deklanşör daha sonra, ışık kaynağı kapatıldığı anda açılır. Şarj S1Oluşturulan veriler artık ışığa duyarlı eleman üzerinde de depolanıyor.
Tek bir ışık darbesinin süresi çok kısa olduğundan, pozlama süresine ulaşılana kadar bu işlem binlerce kez tekrarlanır. Daha sonra ışık sensöründeki değerler okunur ve bu değerlerden gerçek mesafe hesaplanabilir.
Işık hızının c, t olduğunu unutmayın.pS, ışık darbesinin süresidir.0S, önceki deklanşör tarafından toplanan yükü temsil eder ve1Eğer gecikmeli deklanşör tarafından toplanan yükü temsil ediyorsa, d mesafesi aşağıdaki formülle hesaplanabilir:
Ölçülebilir en küçük mesafe, önceki deklanşör süresi boyunca tüm yükün S0'da toplandığı ve gecikmeli deklanşör süresi boyunca S1'de hiçbir yükün toplanmadığı durumdur, yani S1 = 0. Formüle yerleştirildiğinde, ölçülebilir en küçük mesafe d=0 elde edilir.
Ölçülebilir en büyük mesafe, tüm yükün S1'de toplandığı ve S0'da hiç yükün toplanmadığı noktadır. Bu durumda formül d = 0,5 xc × tp sonucunu verir. Dolayısıyla, ölçülebilir maksimum mesafe ışık darbesinin genişliği tarafından belirlenir. Örneğin, tp = 50 ns ise, yukarıdaki formüle yerleştirildiğinde maksimum ölçüm mesafesi d = 7,5 m olur.
Donanım tasarımı ve ürün özellikleri
Dünyanın en gelişmiş TOF donanım çözümünü benimsemiştir; Sınıf I güvenli lazer, yüksek piksel çözünürlüğü, endüstriyel sınıf kamera, küçük boyut, iç ve dış mekanlarda uzun mesafeli derinlik bilgisi toplama için kullanılabilir.
Görüntü işleme algoritması
Dünyanın önde gelen görüntü işleme ve analiz algoritmasını kullanan bu yazılım, güçlü işlem yeteneğine sahip olup, daha az işlemci kaynağı tüketir, yüksek doğruluk ve iyi uyumluluk sunar.
Uygulamalar
Dijital endüstriyel kameralar ağırlıklı olarak fabrika otomasyonu, AGV navigasyonu, alan ölçümü, akıllı trafik ve ulaşım (ITS) ile tıp ve yaşam bilimlerinde kullanılmaktadır. Alan tarama, çizgi tarama ve ağ kameralarımız, nesne konum ve yön ölçümü, hasta aktivite ve durum izleme, yüz tanıma, trafik izleme, elektronik ve yarı iletken denetimi, insan sayımı ve kuyruk ölçümü gibi alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
www.hampotech.com
fairy@hampotech.com
Yayın tarihi: 07 Mart 2023
