TOF 3DCαμέρα
Η κάμερα TOF 3D είναι κατασκευασμένη με την πιο προηγμένη τεχνολογία τρισδιάστατης απεικόνισης. Η κάμερα βάθους TOF (Time of Flight) είναι μια νέα γενιά προϊόντων τεχνολογίας ανίχνευσης απόστασης και τρισδιάστατης απεικόνισης. Στέλνει συνεχώς παλμούς φωτός στον στόχο και στη συνέχεια χρησιμοποιεί τον αισθητήρα για να λάβει το φως που επιστρέφεται από το αντικείμενο και λαμβάνει την απόσταση του αντικειμένου στόχου ανιχνεύοντας τον χρόνο πτήσης (με επιστροφή) του παλμού φωτός.
Οι κάμερες TOF χρησιμοποιούν συνήθως τη μέθοδο του χρόνου πτήσης στη μέτρηση της απόστασης, δηλαδή όταν χρησιμοποιείτε υπερηχητικά κύματα κ.λπ., θυμηθείτε να μετράτε και μπορείτε να κατανοήσετε περαιτέρω την απόσταση. Αυτή η μέτρηση απόστασης μπορεί να πραγματοποιηθεί μέσω δέσμης φωτός, επομένως τα πλεονεκτήματα στην πραγματική χρήση είναι ακόμα πολύ προφανή. , όταν χρησιμοποιείται αυτή η κάμερα, το μέγεθος μπορεί να μετρηθεί με απεικόνιση, κάτι που είναι πολύ βολικό. Και αυτός ο τρόπος χρήσης είναι μέσω της ανάκλασης του φωτός, η απόσταση μπορεί να γίνει γνωστή με τον υπολογισμό του χρόνου επιστροφής και μια πιο επαρκής αντίληψη μπορεί να επιτευχθεί μέσω του αισθητήρα. Το πλεονέκτημα της χρήσης αυτού του είδους κάμερας είναι πολύ προφανές. Όχι μόνο τα pixel είναι υψηλότερα, αλλά και η προσθήκη αυτού του αισθητήρα μπορεί να κάνει την απόκτηση στον χάρτη μεγεθών πιο ρεαλιστική και δεν χρειάζονται κινούμενα μέρη και καλύτερα αποτελέσματα μπορούν να ληφθούν μόνο με τη μέτρηση. Είναι πολύ πλεονεκτικό σε πρακτικές εφαρμογές, είτε πρόκειται για τοποθέτηση είτε για μέτρηση, εφόσον έχετε αυτό το είδος κάμερας, μπορείτε να γίνετε τα μάτια περισσότερων μηχανημάτων και εξοπλισμού στην πραγματική λειτουργία και να ολοκληρώσετε πραγματικά την αυτόματη λειτουργία.
Οι κάμερες TOF μπορούν να αποφύγουν αυτόματα τα εμπόδια κατά τη χρήση. Μέσω της απόδοσης ανίχνευσης, η χρήση του αυτοματισμού μπορεί να πραγματοποιηθεί αποτελεσματικά και τα πλεονεκτήματα της χρήσης αυτής της κάμερας είναι πολύ προφανή. Μπορεί όχι μόνο να γνωρίζει τον όγκο και τις πληροφορίες στο χρόνο, αλλά και στον χειρισμό φορτίου. Η βελτίωση του αυτοματισμού είναι πιο αποτελεσματική, μπορεί να επιταχύνει τη βελτίωση της απόδοσης και μπορεί να αποκτήσει μεγάλα πλεονεκτήματα στη μέτρηση απόστασης και την παρουσίαση εικόνας. Ο πυρήνας αυτής της κάμερας μπορεί. Παρουσιάζει καλύτερα αποτελέσματα και μέσω της ενεργοποίησης παλμού, μπορείτε να γνωρίζετε τον λεπτομερή στόχο, όχι μόνο μπορείτε να παρακολουθήσετε, αλλά και να εκτελέσετε τρισδιάστατη μοντελοποίηση στην εικόνα, η οποία μπορεί να ειπωθεί ότι είναι πολύ ακριβής.
ΠωςΤΟΦΟι κάμερες λειτουργούν
Οι κάμερες TOF χρησιμοποιούν ενεργή ανίχνευση φωτός και συνήθως περιλαμβάνουν τα ακόλουθα μέρη:
1. Μονάδα ακτινοβόλησης
Η μονάδα ακτινοβολίας πρέπει να ρυθμίσει παλμούς την πηγή φωτός πριν εκπέμψει και η διαμορφωμένη συχνότητα παλμού φωτός μπορεί να φτάσει τα 100 MHz. Ως αποτέλεσμα, η πηγή φωτός ενεργοποιείται και απενεργοποιείται χιλιάδες φορές κατά τη λήψη εικόνας. Κάθε παλμός φωτός έχει μήκος μόνο μερικά νανοδευτερόλεπτα. Η παράμετρος χρόνου έκθεσης της κάμερας καθορίζει τον αριθμό των παλμών ανά εικόνα.
Για να επιτευχθούν ακριβείς μετρήσεις, οι παλμοί φωτός πρέπει να ελέγχονται με ακρίβεια ώστε να έχουν ακριβώς την ίδια διάρκεια, χρόνο ανόδου και πτώση. Επειδή ακόμη και μικρές αποκλίσεις ενός μόνο νανοδευτερόλεπτου μπορούν να προκαλέσουν σφάλματα μέτρησης απόστασης έως και 15 cm.
Τέτοιες υψηλές συχνότητες διαμόρφωσης και ακρίβεια μπορούν να επιτευχθούν μόνο με εξελιγμένα LED ή διόδους λέιζερ.
Γενικά, η πηγή φωτός ακτινοβολίας είναι μια πηγή υπέρυθρου φωτός αόρατη στο ανθρώπινο μάτι.
2. Οπτικός φακός
Χρησιμοποιείται για τη συλλογή ανακλώμενου φωτός και τη δημιουργία εικόνας σε έναν οπτικό αισθητήρα. Ωστόσο, σε αντίθεση με τους συνηθισμένους οπτικούς φακούς, εδώ πρέπει να προστεθεί ένα ζωνοπερατό φίλτρο για να διασφαλιστεί ότι μπορεί να εισέλθει μόνο φως με το ίδιο μήκος κύματος με την πηγή φωτισμού. Ο σκοπός αυτού είναι να καταστείλει ασυνάρτητες πηγές φωτός για να μειωθεί ο θόρυβος, αποτρέποντας ταυτόχρονα την υπερέκθεση του φωτοευαίσθητου αισθητήρα λόγω εξωτερικής παρεμβολής φωτός.
3. Αισθητήρας απεικόνισης
Ο πυρήνας της κάμερας TOF. Η δομή του αισθητήρα είναι παρόμοια με αυτή ενός συνηθισμένου αισθητήρα εικόνας, αλλά είναι πιο περίπλοκη από έναν αισθητήρα εικόνας. Περιέχει 2 ή περισσότερα παραθυρόφυλλα για τη δειγματοληψία του ανακλώμενου φωτός σε διαφορετικούς χρόνους. Επομένως, το εικονοστοιχείο τσιπ TOF είναι πολύ μεγαλύτερο από το γενικό μέγεθος pixel του αισθητήρα εικόνας, γενικά περίπου 100um.
4. Μονάδα ελέγχου
Η ακολουθία των παλμών φωτός που ενεργοποιείται από τη μονάδα ηλεκτρονικού ελέγχου της κάμερας συγχρονίζεται με ακρίβεια με το άνοιγμα/κλείσιμο του ηλεκτρονικού κλείστρου του τσιπ. Εκτελεί ανάγνωση και μετατροπή των φορτίων του αισθητήρα και τα κατευθύνει στη μονάδα ανάλυσης και στη διεπαφή δεδομένων.
5. Υπολογιστική μονάδα
Η υπολογιστική μονάδα μπορεί να καταγράψει ακριβείς χάρτες βάθους. Ένας χάρτης βάθους είναι συνήθως μια εικόνα σε κλίμακα του γκρι, όπου κάθε τιμή αντιπροσωπεύει την απόσταση μεταξύ της επιφάνειας που αντανακλά το φως και της κάμερας. Για να έχετε καλύτερα αποτελέσματα, συνήθως εκτελείται βαθμονόμηση δεδομένων.
Πώς μετράει το TOF την απόσταση;
Η φωτεινή πηγή φωτισμού γενικά διαμορφώνεται από παλμούς τετραγωνικών κυμάτων, επειδή είναι σχετικά εύκολο να εφαρμοστεί με ψηφιακά κυκλώματα. Κάθε pixel της κάμερας βάθους αποτελείται από μια φωτοευαίσθητη μονάδα (όπως μια φωτοδίοδο), η οποία μπορεί να μετατρέψει το προσπίπτον φως σε ηλεκτρικό ρεύμα. Η φωτοευαίσθητη μονάδα συνδέεται με πολλαπλούς διακόπτες υψηλής συχνότητας (G1, G2 στο παρακάτω σχήμα) για να καθοδηγεί το ρεύμα σε Διαφορετικούς πυκνωτές που μπορούν να αποθηκεύσουν φορτία (S1, S2 στο παρακάτω σχήμα).
Μια μονάδα ελέγχου στην κάμερα ενεργοποιεί και απενεργοποιεί την πηγή φωτός, εκπέμποντας έναν παλμό φωτός. Την ίδια στιγμή, η μονάδα ελέγχου ανοίγει και κλείνει το ηλεκτρονικό κλείστρο στο τσιπ. Η χρέωση Σ0που δημιουργείται με αυτόν τον τρόπο από τον παλμό φωτός αποθηκεύεται στο φωτοευαίσθητο στοιχείο.
Στη συνέχεια, η μονάδα ελέγχου ενεργοποιεί και απενεργοποιεί την πηγή φωτός για δεύτερη φορά. Αυτή τη φορά το κλείστρο ανοίγει αργότερα, τη στιγμή που η πηγή φωτός είναι απενεργοποιημένη. Η χρέωση Σ1που δημιουργείται τώρα αποθηκεύεται επίσης στο φωτοευαίσθητο στοιχείο.
Επειδή η διάρκεια ενός μόνο παλμού φωτός είναι τόσο μικρή, αυτή η διαδικασία επαναλαμβάνεται χιλιάδες φορές μέχρι να επιτευχθεί ο χρόνος έκθεσης. Στη συνέχεια διαβάζονται οι τιμές στον αισθητήρα φωτός και η πραγματική απόσταση μπορεί να υπολογιστεί από αυτές τις τιμές.
Σημειώστε ότι η ταχύτητα του φωτός είναι c, tpείναι η διάρκεια του παλμού φωτός, S0αντιπροσωπεύει τη φόρτιση που συλλέγεται από το προηγούμενο κλείστρο και το S1αντιπροσωπεύει τη φόρτιση που συλλέγεται από το καθυστερημένο κλείστρο και, στη συνέχεια, η απόσταση d μπορεί να υπολογιστεί με τον ακόλουθο τύπο:
Η μικρότερη μετρήσιμη απόσταση είναι όταν όλη η φόρτιση συλλέγεται στο S0 κατά την προηγούμενη περίοδο κλείστρου και δεν συλλέγεται καμία χρέωση στο S1 κατά την καθυστερημένη περίοδο κλείστρου, δηλαδή S1 = 0. Η αντικατάσταση στον τύπο θα δώσει την ελάχιστη μετρήσιμη απόσταση d=0.
Η μεγαλύτερη μετρήσιμη απόσταση είναι όπου όλη η χρέωση συλλέγεται στο S1 και καμία χρέωση δεν συλλέγεται καθόλου στο S0. Ο τύπος τότε αποδίδει d = 0,5 xc × tp. Η μέγιστη μετρήσιμη απόσταση καθορίζεται επομένως από το πλάτος του παλμού φωτός. Για παράδειγμα, tp = 50 ns, αντικαθιστώντας στον παραπάνω τύπο, τη μέγιστη απόσταση μέτρησης d = 7,5 m.
Σχεδιασμός υλικού και χαρακτηριστικά προϊόντος
Υιοθετήστε την πιο προηγμένη λύση υλικού TOF στον κόσμο. Ασφαλές λέιζερ κατηγορίας Ι, υψηλής ανάλυσης pixel, κάμερα βιομηχανικής ποιότητας, μικρού μεγέθους, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για συλλογή πληροφοριών βάθους μεγάλων αποστάσεων σε εσωτερικούς και εξωτερικούς χώρους.
Αλγόριθμος επεξεργασίας εικόνας
Χρησιμοποιώντας τον κορυφαίο αλγόριθμο επεξεργασίας και ανάλυσης εικόνας στον κόσμο, έχει ισχυρή ικανότητα επεξεργασίας, καταλαμβάνει λιγότερους πόρους CPU, έχει υψηλή ακρίβεια και καλή συμβατότητα.
Εφαρμογές
Ψηφιακές βιομηχανικές κάμερες που χρησιμοποιούνται κυρίως σε αυτοματισμούς εργοστασίων, πλοήγηση AGV, μέτρηση χώρου, έξυπνη κυκλοφορία και μεταφορά (ITS) και ιατρικές και βιοεπιστήμες. Οι κάμερες σάρωσης περιοχής, σάρωσης γραμμής και δικτύου χρησιμοποιούνται ευρέως στη μέτρηση θέσης και προσανατολισμού αντικειμένων, παρακολούθηση δραστηριότητας και κατάστασης ασθενούς, αναγνώριση προσώπου, παρακολούθηση κυκλοφορίας, ηλεκτρονική επιθεώρηση και επιθεώρηση ημιαγωγών, καταμέτρηση ατόμων και μέτρηση ουρών και άλλα πεδία.
www.hampotech.com
fairy@hampotech.com
Ώρα δημοσίευσης: Mar-07-2023
