TOF 3DCamera
La cámara TOF 3D está construida con la tecnología de imágenes tridimensionales más avanzada. La cámara de profundidad TOF (Time of Flight) es una nueva generación de productos de tecnología de detección de distancias y de imágenes 3D. Envía continuamente pulsos de luz al objetivo y luego utiliza el sensor para recibir la luz devuelta por el objeto y obtiene la distancia del objeto objetivo detectando el tiempo de vuelo (ida y vuelta) del pulso de luz.
Las cámaras TOF generalmente usan el método de tiempo de vuelo en la medición de distancias, es decir, cuando usan ondas ultrasónicas, etc., recuerde medir y podrá comprender mejor la distancia. Esta medición de distancia se puede realizar mediante haces de luz, por lo que las ventajas en el uso real siguen siendo muy obvias. , cuando se utiliza esta cámara, el tamaño se puede medir mediante imágenes, lo cual es muy conveniente. Y esta forma de uso es a través de la reflexión de la luz, se puede conocer la distancia calculando el tiempo de retorno, y se puede obtener una percepción más adecuada a través del sensor. La ventaja de utilizar este tipo de cámara es muy obvia. No solo los píxeles son más altos, sino que además la adición de este sensor puede hacer que la adquisición en el mapa de tamaño sea más realista, y no hay necesidad de piezas móviles, y solo se pueden obtener mejores resultados midiendo. Es muy ventajoso en aplicaciones prácticas, ya sea posicionamiento o medición, siempre que tenga este tipo de cámara, puede convertirse en los ojos de más maquinaria y equipo en funcionamiento real y completar verdaderamente la operación automática.
Las cámaras TOF pueden evitar automáticamente los obstáculos en uso. A través del rendimiento de la detección, el uso de la automatización se puede realizar de manera efectiva y las ventajas de usar esta cámara son muy obvias. No solo puede conocer el volumen y la información a tiempo, sino también el manejo de carga. La mejora de la automatización es más eficiente, puede acelerar la mejora de la eficiencia y puede obtener grandes ventajas en la medición de distancias y la presentación de imágenes. El núcleo de esta cámara puede hacerlo. Presenta mejores resultados y, a través de la activación por pulso, puede conocer el objetivo detallado, no solo puede rastrearlo, sino que también puede realizar un modelado tridimensional en la imagen, lo que se puede decir que es muy preciso.
CómoTOFLas cámaras funcionan
Las cámaras TOF utilizan detección de luz activa y suelen incluir las siguientes partes:
1. Unidad de irradiación
La unidad de irradiación necesita modular por impulsos la fuente de luz antes de emitir, y la frecuencia del impulso de luz modulada puede llegar a 100MHz. Como resultado, la fuente de luz se enciende y apaga miles de veces durante la captura de imágenes. Cada pulso de luz dura sólo unos pocos nanosegundos. El parámetro de tiempo de exposición de la cámara determina el número de pulsos por imagen.
Para lograr mediciones precisas, los pulsos de luz deben controlarse con precisión para que tengan exactamente la misma duración, tiempo de subida y tiempo de caída. Porque incluso pequeñas desviaciones de tan solo un nanosegundo pueden producir errores en la medición de distancias de hasta 15 cm.
Estas altas frecuencias de modulación y precisión sólo se pueden lograr con LED o diodos láser sofisticados.
Generalmente, la fuente de luz de irradiación es una fuente de luz infrarroja invisible para el ojo humano.
2. Lente óptica
Se utiliza para recoger la luz reflejada y formar una imagen en un sensor óptico. Sin embargo, a diferencia de las lentes ópticas ordinarias, aquí es necesario agregar un filtro de paso de banda para garantizar que solo pueda entrar luz con la misma longitud de onda que la fuente de iluminación. El objetivo de esto es suprimir las fuentes de luz incoherentes para reducir el ruido, evitando al mismo tiempo que el sensor fotosensible quede sobreexpuesto debido a interferencias de luz externa.
3. Sensor de imágenes
El núcleo de la cámara TOF. La estructura del sensor es similar a la de un sensor de imagen normal, pero es más compleja que un sensor de imagen. Contiene 2 o más obturadores para muestrear la luz reflejada en diferentes momentos. Por lo tanto, el píxel del chip TOF es mucho más grande que el tamaño de píxel del sensor de imagen general, generalmente alrededor de 100 um.
4. Unidad de control
La secuencia de pulsos de luz disparados por la unidad de control electrónico de la cámara está sincronizada con precisión con la apertura/cierre del obturador electrónico del chip. Realiza la lectura y conversión de las cargas del sensor y las dirige a la unidad de análisis y a la interfaz de datos.
5. Unidad de computación
La unidad informática puede registrar mapas de profundidad precisos. Un mapa de profundidad suele ser una imagen en escala de grises, donde cada valor representa la distancia entre la superficie que refleja la luz y la cámara. Para obtener mejores resultados, generalmente se realiza la calibración de datos.
¿Cómo mide TOF la distancia?
La fuente de luz de iluminación generalmente se modula mediante pulsos de onda cuadrada, porque es relativamente fácil de implementar con circuitos digitales. Cada píxel de la cámara de profundidad está compuesto por una unidad fotosensible (como un fotodiodo), que puede convertir la luz incidente en corriente eléctrica. La unidad fotosensible está conectada con múltiples interruptores de alta frecuencia (G1, G2 en la figura siguiente) para guiar la corriente hacia diferentes condensadores que pueden almacenar cargas (S1, S2 en la figura siguiente).
Una unidad de control de la cámara enciende y apaga la fuente de luz, enviando un pulso de luz. Al mismo tiempo, la unidad de control abre y cierra el obturador electrónico del chip. La carga S0Así generada por el impulso luminoso se almacena en el elemento fotosensible.
Luego, la unidad de control enciende y apaga la fuente de luz por segunda vez. Esta vez el obturador se abre más tarde, en el momento en que se apaga la fuente de luz. La carga S1ahora generado también se almacena en el elemento fotosensible.
Debido a que la duración de un solo pulso de luz es tan corta, este proceso se repite miles de veces hasta alcanzar el tiempo de exposición. A continuación se leen los valores en el sensor de luz y a partir de estos valores se puede calcular la distancia real.
Tenga en cuenta que la velocidad de la luz es c, tpes la duración del pulso de luz, S0representa la carga recogida por el obturador anterior, y S1representa la carga recogida por el obturador retardado, entonces la distancia d se puede calcular mediante la siguiente fórmula:
La distancia medible más pequeña es cuando toda la carga se recolecta en S0 durante el período de obturación anterior y no se recolecta ninguna carga en S1 durante el período de obturación retardada, es decir, S1 = 0. La sustitución en la fórmula dará la distancia mínima medible d=0.
La mayor distancia medible es donde toda la carga se recoge en S1 y no se recoge ninguna carga en S0. La fórmula produce entonces d = 0,5 xc × tp. Por tanto, la distancia máxima medible está determinada por la anchura del impulso luminoso. Por ejemplo, tp = 50 ns, sustituyendo en la fórmula anterior, la distancia máxima de medición d = 7,5 m.
Diseño de hardware y características del producto.
Adopte la solución de hardware TOF más avanzada del mundo; Láser seguro de clase I, alta resolución de píxeles, cámara de grado industrial, tamaño pequeño, se puede utilizar para la recopilación de información profunda a larga distancia en interiores y exteriores.
Algoritmo de procesamiento de imágenes
Al utilizar el algoritmo de análisis y procesamiento de imágenes líder en el mundo, tiene una gran capacidad de procesamiento, consume menos recursos de CPU, tiene alta precisión y buena compatibilidad.
Aplicaciones
Cámaras industriales digitales utilizadas principalmente en automatización de fábricas, navegación AGV, medición espacial, tráfico y transporte inteligentes (ITS) y ciencias médicas y biológicas. Nuestras cámaras de escaneo de área, escaneo de línea y de red se utilizan ampliamente en medición de posición y orientación de objetos, monitoreo de estado y actividad de pacientes, reconocimiento facial, monitoreo de tráfico, inspección electrónica y de semiconductores, conteo de personas y medición de colas, entre otros campos.
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Hora de publicación: 07-mar-2023
