Was ist eine TOF-Kamera? Und wie funktioniert es?

TOF 3DCAmera

Die TOF 3D-Kamera ist mit der fortschrittlichsten dreidimensionalen Bildgebungstechnologie ausgestattet. Die TOF-Tiefenkamera (Time of Flight) ist eine neue Generation von Produkten zur Entfernungserkennung und 3D-Bildgebungstechnologie. Es sendet kontinuierlich Lichtimpulse an das Ziel und verwendet dann den Sensor, um das vom Objekt zurückgegebene Licht zu empfangen, und ermittelt die Entfernung zum Zielobjekt durch Erfassen der Flugzeit (Hin- und Rückflugzeit) des Lichtimpulses.

TOF-Kameras verwenden bei der Entfernungsmessung normalerweise die Flugzeitmethode. Wenn Sie also Ultraschallwellen usw. verwenden, denken Sie daran, die Entfernung zu messen, damit Sie die Entfernung besser verstehen können. Da diese Distanzmessung durch Lichtstrahlen erfolgen kann, liegen die Vorteile im praktischen Einsatz immer noch auf der Hand. Wenn diese Kamera verwendet wird, kann die Größe durch Bildgebung gemessen werden, was sehr praktisch ist. Und diese Art der Nutzung erfolgt durch Lichtreflexion, die Entfernung kann durch Berechnung der Rückkehrzeit ermittelt werden und durch den Sensor kann eine angemessenere Wahrnehmung erzielt werden. Der Vorteil der Verwendung dieser Art von Kamera liegt auf der Hand. Nicht nur die Pixel sind höher, sondern auch die Hinzufügung dieses Sensors kann die Erfassung auf der Größenkarte realistischer machen, es sind keine beweglichen Teile erforderlich und bessere Ergebnisse können nur durch Messung erzielt werden. Dies ist in praktischen Anwendungen, sei es bei der Positionierung oder Messung, von großem Vorteil. Solange Sie über diese Art von Kamera verfügen, können Sie im tatsächlichen Betrieb zum Auge von mehr Maschinen und Geräten werden und den automatischen Betrieb wirklich abschließen.

TOF-Kameras können Hindernissen im Einsatz automatisch ausweichen. Durch die Sensorleistung kann der Einsatz von Automatisierung effektiv realisiert werden, und die Vorteile der Verwendung dieser Kamera liegen auf der Hand. Es kann nicht nur das Volumen und die Informationen rechtzeitig kennen, sondern auch beim Frachtumschlag. Die Verbesserung der Automatisierung ist effizienter, kann die Effizienzsteigerung beschleunigen und große Vorteile bei der Entfernungsmessung und Bildpräsentation erzielen. Der Kern dieser Kamera kann. Es liefert bessere Ergebnisse und durch die Impulsauslösung können Sie das Ziel im Detail erkennen und nicht nur verfolgen, sondern auch eine dreidimensionale Modellierung des Bildes durchführen, was als sehr genau bezeichnet werden kann.

WieTOFKameras funktionieren

TOF-Kameras nutzen die aktive Lichterkennung und umfassen normalerweise die folgenden Teile:

1. Bestrahlungseinheit

Die Bestrahlungseinheit muss die Lichtquelle vor der Emission pulsieren. Die Frequenz des modulierten Lichtpulses kann bis zu 100 MHz betragen. Dadurch wird die Lichtquelle während der Bildaufnahme tausende Male ein- und ausgeschaltet. Jeder Lichtimpuls ist nur wenige Nanosekunden lang. Der Belichtungszeitparameter der Kamera bestimmt die Anzahl der Impulse pro Bild.

Um genaue Messungen zu erzielen, müssen die Lichtimpulse präzise gesteuert werden, sodass sie genau die gleiche Dauer, Anstiegszeit und Abfallzeit haben. Denn bereits kleine Abweichungen von nur einer Nanosekunde können zu Entfernungsmessfehlern von bis zu 15 cm führen.

Solch hohe Modulationsfrequenzen und Präzision können nur mit hochentwickelten LEDs oder Laserdioden erreicht werden.

Im Allgemeinen ist die Bestrahlungslichtquelle eine für das menschliche Auge unsichtbare Infrarotlichtquelle.

2. Optische Linse

Es wird verwendet, um reflektiertes Licht zu sammeln und ein Bild auf einem optischen Sensor zu erzeugen. Allerdings muss hier, anders als bei herkömmlichen optischen Linsen, ein Bandpassfilter hinzugefügt werden, um sicherzustellen, dass nur Licht mit der gleichen Wellenlänge wie die Beleuchtungsquelle eindringen kann. Der Zweck besteht darin, inkohärente Lichtquellen zu unterdrücken, um Rauschen zu reduzieren und gleichzeitig zu verhindern, dass der lichtempfindliche Sensor aufgrund externer Lichtinterferenzen überbelichtet wird.

3. Bildsensor

Der Kern der TOF-Kamera. Der Aufbau des Sensors ähnelt dem eines gewöhnlichen Bildsensors, ist jedoch komplexer als ein Bildsensor. Es enthält zwei oder mehr Verschlüsse, um reflektiertes Licht zu unterschiedlichen Zeiten abzutasten. Daher ist das Pixel des TOF-Chips viel größer als die allgemeine Pixelgröße des Bildsensors, im Allgemeinen etwa 100 µm.

4. Steuereinheit

Die von der elektronischen Steuereinheit der Kamera ausgelöste Folge von Lichtimpulsen ist präzise mit dem Öffnen/Schließen des elektronischen Verschlusses des Chips synchronisiert. Es übernimmt die Auslesung und Umwandlung der Sensorladungen und leitet diese an die Auswerteeinheit und Datenschnittstelle weiter.

5. Recheneinheit

Die Recheneinheit kann präzise Tiefenkarten aufzeichnen. Eine Tiefenkarte ist normalerweise ein Graustufenbild, bei dem jeder Wert den Abstand zwischen der lichtreflektierenden Oberfläche und der Kamera darstellt. Um bessere Ergebnisse zu erzielen, wird normalerweise eine Datenkalibrierung durchgeführt.

Wie misst TOF die Entfernung?

Die Beleuchtungslichtquelle wird im Allgemeinen durch Rechteckimpulse moduliert, da dies mit digitalen Schaltkreisen relativ einfach zu implementieren ist. Jedes Pixel der Tiefenkamera besteht aus einer lichtempfindlichen Einheit (z. B. einer Fotodiode), die einfallendes Licht in elektrischen Strom umwandeln kann. Die lichtempfindliche Einheit ist mit mehreren Hochfrequenzschaltern (G1, G2 in der Abbildung unten) verbunden, um den Strom in verschiedene Kondensatoren zu leiten, die Ladungen speichern können (S1, S2 in der Abbildung unten).

Eine Steuereinheit an der Kamera schaltet die Lichtquelle ein und aus und sendet einen Lichtimpuls aus. Im gleichen Moment öffnet und schließt die Steuereinheit den elektronischen Verschluss auf dem Chip. Die Anklage S₀Der auf diese Weise durch den Lichtimpuls erzeugte Lichtimpuls wird auf dem lichtempfindlichen Element gespeichert.

Anschließend schaltet die Steuereinheit die Lichtquelle ein zweites Mal ein und aus. Diesmal öffnet sich der Verschluss später, zu dem Zeitpunkt, an dem die Lichtquelle ausgeschaltet wird. Die Anklage S₁Das nun erzeugte Bild wird auch auf dem lichtempfindlichen Element gespeichert.

Da die Dauer eines einzelnen Lichtimpulses so kurz ist, wird dieser Vorgang tausende Male wiederholt, bis die Belichtungszeit erreicht ist. Anschließend werden die Werte im Lichtsensor ausgelesen und aus diesen Werten kann die tatsächliche Entfernung berechnet werden.

Beachten Sie, dass die Lichtgeschwindigkeit c, t beträgt_pist die Dauer des Lichtimpulses, S₀stellt die vom früheren Verschluss gesammelte Ladung dar, und S₁die vom verzögerten Verschluss gesammelte Ladung darstellt, kann der Abstand d mit der folgenden Formel berechnet werden:

Der kleinste messbare Abstand liegt dann vor, wenn während der früheren Verschlusszeit die gesamte Ladung in S0 gesammelt wird und während der verzögerten Verschlusszeit keine Ladung in S1 gesammelt wird, d. h. S1 = 0. Durch Einsetzen in die Formel erhält man die minimale messbare Entfernung d=0.

Die größte messbare Distanz liegt dort, wo in S1 die gesamte Ladung gesammelt wird und in S0 überhaupt keine Ladung gesammelt wird. Die Formel ergibt dann d = 0,5 xc × tp. Der maximal messbare Abstand wird daher durch die Lichtimpulsbreite bestimmt. Beispiel: tp = 50 ns, wobei in die obige Formel die maximale Messentfernung d = 7,5 m eingesetzt wird.

Hardwaredesign und Produktmerkmale

Nutzen Sie die fortschrittlichste TOF-Hardwarelösung der Welt; Sicherer Laser der Klasse I, hohe Pixelauflösung, Kamera in Industriequalität, geringe Größe, kann für die Erfassung von Tiefeninformationen über große Entfernungen im Innen- und Außenbereich verwendet werden.

Bildverarbeitungsalgorithmus

Durch die Verwendung des weltweit führenden Bildverarbeitungs- und Analysealgorithmus verfügt es über eine starke Verarbeitungsfähigkeit, beansprucht weniger CPU-Ressourcen, weist eine hohe Genauigkeit und eine gute Kompatibilität auf.

Anwendungen

Digitale Industriekameras werden hauptsächlich in der Fabrikautomation, FTS-Navigation, Raummessung, intelligentem Verkehr und Transport (ITS) sowie Medizin und Biowissenschaften eingesetzt. Unsere Flächenscan-, Zeilenscan- und Netzwerkkameras werden häufig in der Objektpositions- und Orientierungsmessung, Patientenaktivitäts- und -statusüberwachung, Gesichtserkennung, Verkehrsüberwachung, Elektronik- und Halbleiterinspektion, Personenzählung und Warteschlangenmessung und anderen Bereichen eingesetzt.

www.hampotech.com

fairy@hampotech.com