Mis on TOF-kaamera? Ja kuidas see toimib?

TOF 3DCamera

TOF 3D kaamera on ehitatud kõige arenenuma kolmemõõtmelise pilditehnoloogia abil. TOF (Time of Flight) sügavuskaamera on uue põlvkonna kaugustuvastuse ja 3D-pilditehnoloogia tooted. See saadab sihtmärgile pidevalt valgusimpulsse ja kasutab seejärel andurit objektilt tagasituleva valguse vastuvõtmiseks ning saab sihtobjekti kauguse, tuvastades valgusimpulsi lennuaja (edasi-tagasi).

TOF-kaamerad kasutavad kauguse mõõtmisel tavaliselt lennuaja meetodit, st ultrahelilainete jms kasutamisel pidage meeles mõõtmist ja saate kaugusest paremini aru. Seda kauguse mõõtmist saab läbi viia valguskiirte kaudu, nii et eelised tegelikul kasutamisel on endiselt väga ilmsed. , kui seda kaamerat kasutatakse, saab suurust mõõta pildistamise teel, mis on väga mugav. Ja selline kasutusviis käib läbi valguse peegelduse, kauguse saab teada tagasipeegelduse aega arvutades ja anduri kaudu saab adekvaatsema taju. Sellise kaamera kasutamise eelis on väga ilmne. Mitte ainult pikslid ei ole kõrgemad, vaid ka selle anduri lisamine võib muuta suuruskaardil saamise realistlikumaks ning puudub vajadus liikuvate osade järele ning parema tulemuse saab ainult mõõtes. See on praktilistes rakendustes väga kasulik, olenemata sellest, kas see on positsioneerimine või mõõtmine, nii kaua, kuni teil on selline kaamera, saate tegelikus töös rohkemate masinate ja seadmete silmadeks ning automaatse töö tõeliselt lõpule viia.

TOF-kaamerad suudavad automaatselt vältida kasutusel olevaid takistusi. Sensori jõudluse kaudu saab automatiseerimist tõhusalt kasutada ja selle kaamera kasutamise eelised on väga ilmsed. See ei saa teada mitte ainult mahtu ja teavet õigeaegselt, vaid ka lasti käitlemisel. Automatiseerimise täiustamine on tõhusam, võib kiirendada tõhususe paranemist ning saada suuri eeliseid kauguse mõõtmisel ja kujutiste esitamisel. Selle kaamera tuum saab. See annab paremaid tulemusi ja impulsi käivitamise kaudu saate teada üksikasjalikku sihtmärki, mitte ainult jälgida, vaid ka teostada pildi kolmemõõtmelist modelleerimist, mis võib öelda, et see on väga täpne.

KuidasTOFKaamerad Töö

TOF-kaamerad kasutavad aktiivset valgustuvastust ja sisaldavad tavaliselt järgmisi osi:

1. Kiiritusseade

Kiiritusseade peab enne kiirgamist valgusallikat impulssmoduleerima ja moduleeritud valgusimpulsi sagedus võib olla kuni 100 MHz. Seetõttu lülitatakse pildistamise ajal valgusallikas sisse ja välja tuhandeid kordi. Iga valgusimpulss on vaid mõne nanosekundi pikkune. Kaamera säritusaja parameeter määrab impulsside arvu pildi kohta.

Täpsete mõõtmiste saavutamiseks tuleb valgusimpulsse täpselt juhtida, et neil oleks täpselt sama kestus, tõusuaeg ja langemisaeg. Sest isegi väikesed, vaid ühe nanosekundi suurused kõrvalekalded võivad tekitada kuni 15 cm kauguse mõõtmise vigu.

Selliseid kõrgeid modulatsioonisagedusi ja täpsust on võimalik saavutada ainult keerukate LED-ide või laserdioodidega.

Üldiselt on kiiritusvalgusallikaks inimsilmale nähtamatu infrapunavalgusallikas.

2. Optiline lääts

Seda kasutatakse peegeldunud valguse kogumiseks ja pildi moodustamiseks optilisel anduril. Erinevalt tavalistest optilistest läätsedest tuleb siin aga lisada ribapääsfilter, et sisse pääseks ainult valgusallikaga sama lainepikkusega valgus. Selle eesmärk on summutada ebaühtlased valgusallikad, et vähendada müra, vältides samal ajal valgustundliku anduri ülevalgustamist välise valguse häirete tõttu.

3. Pildiandur

TOF-kaamera tuum. Anduri ehitus sarnaneb tavalise pildisensori omaga, kuid on keerulisem kui pildisensor. See sisaldab 2 või enamat katikut erinevatel aegadel peegeldunud valguse proovimiseks. Seetõttu on TOF-kiibi piksel palju suurem kui üldine pildianduri piksli suurus, üldiselt umbes 100 um.

4. Juhtseade

Kaamera elektroonilise juhtseadme käivitatud valgusimpulsside jada on täpselt sünkroonitud kiibi elektroonilise katiku avamise/sulgemisega. See teostab anduri laengute lugemist ja teisendamist ning suunab need analüüsiseadmesse ja andmeliidesesse.

5. Arvutusüksus

Arvutusseade suudab salvestada täpseid sügavuskaarte. Sügavuskaart on tavaliselt halltoonides pilt, kus iga väärtus tähistab kaugust valgustpeegeldava pinna ja kaamera vahel. Paremate tulemuste saamiseks tehakse tavaliselt andmete kalibreerimine.

Kuidas TOF kaugust mõõdab?

Valgustuse valgusallikat moduleeritakse üldiselt nelinurklaine impulssidega, kuna seda on digitaalsete ahelatega suhteliselt lihtne rakendada. Sügavuskaamera iga piksel koosneb valgustundlikust üksusest (nt fotodioodist), mis suudab langeva valguse elektrivooluks muuta. Valgustundlik seade on ühendatud mitme kõrgsageduslülitiga (G1, G2 alloleval joonisel), et juhtida voolu erinevatesse kondensaatoritesse, mis võivad laenguid salvestada (S1, S2 alloleval joonisel).

Kaamera juhtseade lülitab valgusallika sisse ja välja, saates välja valgusimpulsi. Samal hetkel avab ja sulgeb juhtseade kiibil oleva elektroonilise katiku. Süüdistus S₀sel viisil valgusimpulsi poolt tekitatud salvestatakse valgustundlikule elemendile.

Seejärel lülitab juhtseade valgusallika teist korda sisse ja välja. Seekord avaneb katik hiljem, hetkel, mil valgusallikas on välja lülitatud. Süüdistus S₁nüüd genereeritud salvestatakse ka valgustundlikule elemendile.

Kuna ühe valgusimpulsi kestus on nii lühike, korratakse seda protsessi tuhandeid kordi, kuni saavutatakse säriaeg. Seejärel loetakse valgusanduri väärtused ja nendest väärtustest saab arvutada tegeliku kauguse.

Pange tähele, et valguse kiirus on c, t_pon valgusimpulsi kestus, S₀tähistab varasema katiku kogutud laengut ja S₁tähistab viivitusega katiku kogutud laengut, siis saab kauguse d arvutada järgmise valemiga:

Väikseim mõõdetav vahemaa on siis, kui kogu laeng kogutakse S0-sse varasema säriaja jooksul ja S1-s ei koguta tasu viivitatud katiku perioodi jooksul, st S1 = 0. Valemisse asendamine annab minimaalse mõõdetava vahemaa d=0.

Suurim mõõdetav vahemaa on see, kus kogu tasu kogutakse S1-s ja S0-s ei koguta tasu üldse. Valem annab siis d = 0,5 xc × tp. Seetõttu määrab maksimaalse mõõdetava kauguse valgusimpulsi laius. Näiteks tp = 50 ns, asendades ülaltoodud valemiga, maksimaalne mõõtmiskaugus d = 7,5 m.

Riistvara disain ja toote omadused

Võtke kasutusele maailma kõige arenenum TOF-riistvaralahendus; I klassi ohutu laser, kõrge pikslite eraldusvõime, tööstusliku kvaliteediga kaamera, väike suurus, saab kasutada sise- ja välistingimustes pikamaa sügavuse teabe kogumiseks.

Pilditöötluse algoritm

Kasutades maailma juhtivat pilditöötlus- ja analüüsialgoritmi, on sellel tugev töötlemisvõime, see võtab vähem CPU ressursse, on suure täpsusega ja hea ühilduvusega.

Rakendused

Digitaalsed tööstuskaamerad, mida kasutatakse peamiselt tehase automatiseerimises, AGV-navigatsioonis, ruumimõõtmises, intelligentses liikluses ja transpordis (ITS) ning meditsiini- ja bioteadustes. Meie piirkonna skaneerimine, joonskaneerimine ja võrgukaamerad on laialdaselt kasutusel objekti asukoha ja orientatsiooni mõõtmisel, patsiendi aktiivsuse ja seisundi jälgimisel, näotuvastuses, liikluse jälgimises, elektroonika- ja pooljuhtide kontrollis, inimeste loendamises ja järjekordade mõõtmises ning muudes valdkondades.

www.hampotech.com

fairy@hampotech.com