ما هي كاميرا TOF؟ وكيف يعمل؟

TOF 3DCأميرة

تم تصميم كاميرا TOF 3D باستخدام تقنية التصوير ثلاثي الأبعاد الأكثر تقدمًا. تعد كاميرا العمق TOF (زمن الرحلة) جيلًا جديدًا من منتجات تكنولوجيا الكشف عن بعد والتصوير ثلاثي الأبعاد. يرسل باستمرار نبضات ضوئية إلى الهدف، ثم يستخدم المستشعر لاستقبال الضوء المرتجع من الكائن، ويحصل على مسافة الكائن المستهدف عن طريق الكشف عن وقت الرحلة (ذهابًا وإيابًا) لنبض الضوء.

تستخدم كاميرات TOF عادةً طريقة وقت الرحلة لقياس المسافة، أي عند استخدام الموجات فوق الصوتية، وما إلى ذلك، تذكر القياس، ويمكنك فهم المسافة بشكل أكبر. يمكن إجراء قياس المسافة هذا من خلال أشعة الضوء، وبالتالي فإن المزايا في الاستخدام الفعلي لا تزال واضحة جدًا. ، عند استخدام هذه الكاميرا، يمكن قياس الحجم عن طريق التصوير، وهو أمر مريح للغاية. وطريقة الاستخدام هذه تكون من خلال انعكاس الضوء، ويمكن معرفة المسافة من خلال حساب زمن العودة، كما يمكن الحصول على إدراك أكثر ملاءمة من خلال المستشعر. ميزة استخدام هذا النوع من الكاميرا واضحة جدًا. ليست وحدات البكسل أعلى فحسب، بل إن إضافة هذا المستشعر أيضًا يمكن أن تجعل عملية الحصول على خريطة الحجم أكثر واقعية، وليست هناك حاجة لأجزاء متحركة، ولا يمكن الحصول على نتائج أفضل إلا عن طريق القياس. إنه مفيد للغاية في التطبيقات العملية، سواء كان ذلك لتحديد المواقع أو القياس، طالما أن لديك هذا النوع من الكاميرا، يمكنك أن تصبح عيون المزيد من الآلات والمعدات في التشغيل الفعلي، وإكمال التشغيل التلقائي حقًا.

يمكن لكاميرات TOF تجنب العوائق أثناء الاستخدام تلقائيًا. من خلال أداء الاستشعار، يمكن تحقيق استخدام الأتمتة بشكل فعال، ومزايا استخدام هذه الكاميرا واضحة جدًا. لا يمكنها فقط معرفة الحجم والمعلومات في الوقت المناسب، ولكن أيضًا في مناولة البضائع، وتحسين الأتمتة أكثر كفاءة، ويمكن تسريع تحسين الكفاءة، ويمكن الحصول على مزايا رائعة في قياس المسافة وعرض الصور. جوهر هذه الكاميرا يمكن. إنه يقدم نتائج أفضل، ومن خلال تحفيز النبض، يمكنك معرفة الهدف التفصيلي، ليس فقط يمكنه التتبع، ولكن أيضًا يمكنه إجراء نمذجة ثلاثية الأبعاد على الصورة، والتي يمكن القول إنها دقيقة للغاية.

كيفTOFعمل الكاميرات

تستخدم كاميرات TOF كشف الضوء النشط وعادةً ما تشتمل على الأجزاء التالية:

1. وحدة التشعيع

تحتاج وحدة التشعيع إلى تعديل مصدر الضوء قبل انبعاثه، ويمكن أن يصل تردد نبض الضوء المعدل إلى 100 ميجا هرتز. ونتيجة لذلك، يتم تشغيل وإيقاف مصدر الضوء آلاف المرات أثناء التقاط الصورة. يبلغ طول كل نبضة ضوئية بضع نانو ثانية فقط. تحدد معلمة وقت التعرض للكاميرا عدد النبضات لكل صورة.

للحصول على قياسات دقيقة، يجب التحكم بدقة في نبضات الضوء لتكون لها نفس المدة ووقت الصعود ووقت الهبوط. لأنه حتى الانحرافات الصغيرة التي تبلغ نانو ثانية واحدة فقط يمكن أن تنتج أخطاء في قياس المسافة تصل إلى 15 سم.

لا يمكن تحقيق مثل هذه الترددات والدقة العالية في التعديل إلا باستخدام مصابيح LED المتطورة أو الثنائيات الليزرية.

بشكل عام، مصدر ضوء التشعيع هو مصدر ضوء الأشعة تحت الحمراء غير مرئي للعين البشرية.

2. العدسة البصرية

يتم استخدامه لجمع الضوء المنعكس وتكوين صورة على جهاز استشعار بصري. ومع ذلك، على عكس العدسات البصرية العادية، يجب إضافة مرشح تمرير النطاق هنا لضمان دخول الضوء الذي له نفس الطول الموجي لمصدر الإضاءة فقط. والغرض من ذلك هو منع مصادر الضوء غير المتماسكة لتقليل الضوضاء، مع منع تعرض المستشعر الحساس للضوء بشكل مفرط بسبب تداخل الضوء الخارجي.

3. مستشعر التصوير

جوهر الكاميرا TOF. يشبه هيكل المستشعر مستشعر الصورة العادي، ولكنه أكثر تعقيدًا من مستشعر الصورة. يحتوي على مصراعين أو أكثر لأخذ عينات من الضوء المنعكس في أوقات مختلفة. ولذلك، فإن بكسل شريحة TOF أكبر بكثير من حجم بكسل مستشعر الصورة العام، والذي يبلغ عمومًا حوالي 100 ميكرومتر.

4. وحدة التحكم

تتم مزامنة تسلسل نبضات الضوء الناتجة عن وحدة التحكم الإلكترونية بالكاميرا بدقة مع فتح/إغلاق المغلاق الإلكتروني للرقاقة. يقوم بقراءة وتحويل شحنات المستشعر وتوجيهها إلى وحدة التحليل وواجهة البيانات.

5. وحدة الحوسبة

يمكن لوحدة الحوسبة تسجيل خرائط عمق دقيقة. خريطة العمق عادة ما تكون صورة ذات تدرج رمادي، حيث تمثل كل قيمة المسافة بين السطح العاكس للضوء والكاميرا. من أجل الحصول على نتائج أفضل، عادة ما يتم إجراء معايرة البيانات.

كيف يقيس TOF المسافة؟

يتم تعديل مصدر ضوء الإضاءة عمومًا بواسطة نبضات موجة مربعة، لأنه من السهل نسبيًا تنفيذه باستخدام الدوائر الرقمية. يتكون كل بكسل في كاميرا العمق من وحدة حساسة للضوء (مثل الثنائي الضوئي)، والتي يمكنها تحويل الضوء الساقط إلى تيار كهربائي. يتم توصيل الوحدة الحساسة للضوء بمفاتيح متعددة عالية التردد (G1، G2 في الشكل أدناه) لتوجيه التيار إلى مكثفات مختلفة يمكنها تخزين الشحنات (S1، S2 في الشكل أدناه).

تعمل وحدة التحكم الموجودة في الكاميرا على تشغيل وإيقاف مصدر الضوء، مما يرسل نبضة من الضوء. وفي نفس اللحظة، تفتح وحدة التحكم وتغلق المصراع الإلكتروني الموجود على الشريحة. التهمة س₀يتم تخزين نبض الضوء الناتج بهذه الطريقة على العنصر الحساس للضوء.

بعد ذلك، تقوم وحدة التحكم بتشغيل وإيقاف مصدر الضوء مرة ثانية. هذه المرة يفتح الغالق لاحقًا، عند النقطة الزمنية التي يتم فيها إيقاف تشغيل مصدر الضوء. التهمة س₁يتم أيضًا تخزين العنصر الذي تم إنشاؤه الآن على العنصر الحساس للضوء.

ونظرًا لأن مدة النبضة الضوئية الواحدة قصيرة جدًا، فإن هذه العملية تتكرر آلاف المرات حتى الوصول إلى وقت التعرض. تتم بعد ذلك قراءة القيم الموجودة في مستشعر الضوء ويمكن حساب المسافة الفعلية من هذه القيم.

لاحظ أن سرعة الضوء هي c,t_pهي مدة نبضة الضوء، S₀تمثل الشحنة التي تم جمعها بواسطة الغالق السابق، وS₁تمثل الشحنة المجمعة بواسطة الغالق المؤجل، فيمكن حساب المسافة d بالمعادلة التالية:

أصغر مسافة قابلة للقياس هي عندما يتم تجميع كل الشحنات في S0 أثناء فترة الغالق السابقة ولا يتم تجميع أي شحنة في S1 أثناء فترة الغالق المتأخرة، أي S1 = 0. وسيعطي الاستبدال في الصيغة الحد الأدنى للمسافة القابلة للقياس d=0.

أكبر مسافة قابلة للقياس هي حيث يتم جمع كل الرسوم في S1 ولا يتم جمع أي رسوم على الإطلاق في S0. ثم تنتج الصيغة d = 0.5 xc × tp. وبالتالي يتم تحديد الحد الأقصى للمسافة القابلة للقياس من خلال عرض نبضة الضوء. على سبيل المثال، tp = 50 ns، مع استبدال الصيغة المذكورة أعلاه بمسافة القياس القصوى d = 7.5m.

تصميم الأجهزة وميزات المنتج

اعتماد حلول أجهزة TOF الأكثر تقدمًا في العالم؛ ليزر آمن من الدرجة الأولى، دقة بكسل عالية، كاميرا صناعية، صغيرة الحجم، يمكن استخدامها لجمع معلومات عميقة لمسافات طويلة داخلية وخارجية.

خوارزمية معالجة الصور

باستخدام خوارزمية معالجة وتحليل الصور الرائدة في العالم، تتمتع بقدرة معالجة قوية، وتستهلك موارد أقل لوحدة المعالجة المركزية، وتتمتع بدقة عالية وتوافق جيد.

التطبيقات

تستخدم الكاميرات الصناعية الرقمية بشكل رئيسي في أتمتة المصانع، والملاحة AGV، وقياس المساحة، وحركة المرور والنقل الذكية (ITS)، والعلوم الطبية والحياة. يتم استخدام مسح المنطقة ومسح الخطوط وكاميرات الشبكة على نطاق واسع في قياس موضع الكائن واتجاهه ومراقبة نشاط المريض وحالته والتعرف على الوجه ومراقبة حركة المرور والفحص الإلكتروني وأشباه الموصلات وعد الأشخاص وقياس قائمة الانتظار وغيرها من المجالات.

www.hampotech.com

fairy@hampotech.com