Zer da TOF Kamera? Eta nola funtzionatzen du?

TOF 3DCamera

TOF 3D kamera hiru dimentsioko irudien teknologia aurreratuenarekin eraikita dago. TOF (Time of Flight) sakonera kamera distantzia detektatzeko eta 3D irudien teknologiako produktuen belaunaldi berri bat da. Etengabe bidaltzen ditu argi-pultsuak xedera, eta gero sentsorea erabiltzen du objektutik itzultzen den argia jasotzeko, eta xede-objektuaren distantzia lortzen du argi-pultsuaren hegaldiaren (joan-etorriko) denbora detektatuz.

TOF kamerek distantzia neurketan hegaldiaren denbora-metodoa erabiltzen dute normalean, hau da, ultrasoinu-uhinak, etab. erabiltzean, gogoratu neurtzeaz, eta distantzia gehiago uler dezakezu. Distantzia neurketa hori argi izpien bidez egin daiteke, beraz, benetako erabileran abantailak oso agerikoak dira oraindik. , kamera hau erabiltzen denean, tamaina irudien bidez neur daiteke, eta hori oso erosoa da. Eta erabiltzeko modu hau argiaren islapenaren bidez da, itzulera denbora kalkulatuz distantzia ezagutu daiteke eta sentsorearen bidez pertzepzio egokiagoa lor daiteke. Oso nabaria da kamera mota hau erabiltzearen abantaila. Pixelak altuagoak izateaz gain, sentsore hau gehitzeak errealistagoa izan dezake tamaina mapan eskuratzea, eta ez dago pieza mugikorren beharrik, eta neurketarekin soilik lortu daitezke emaitza hobeak. Oso abantailatsua da aplikazio praktikoetan, posizionamendua edo neurketa dela, kamera mota hau baduzu, benetako funtzionamenduan makineria eta ekipamendu gehiagoren begiak bihurtu zaitezke eta eragiketa automatikoa benetan osatu.

TOF kamerak automatikoki saihes ditzakete erabileran dauden oztopoak. Sentsazio-errendimenduaren bidez, automatizazioaren erabilera modu eraginkorrean gauzatu daiteke, eta kamera hau erabiltzearen abantailak oso agerikoak dira. Bolumena eta informazioa denboran ezagutu ez ezik, zama maneiatzeaz gain, automatizazioaren hobekuntza eraginkorragoa da, eraginkortasunaren hobekuntza bizkortu dezake eta abantaila handiak lor ditzake distantzia neurketan eta irudien aurkezpenean. Kamera honen muina daiteke. Emaitza hobeak aurkezten ditu, eta pultsuaren abiaraztearen bidez, helburu zehatza ezagutu dezakezu, jarraipena egin dezake ez ezik, irudian hiru dimentsioko modelizazioa ere egin dezake, oso zehatza dela esan daiteke.

NolaTOFKamerak Lan egiten

TOF kamerek argiaren detekzio aktiboa erabiltzen dute eta normalean zati hauek dituzte:

1. Irradiazio-unitatea

Irradiazio-unitateak argi-iturria pultsatu behar du igorri aurretik, eta modulatutako argi-pultsu maiztasuna 100MHz-koa izan daiteke. Ondorioz, argi iturria milaka aldiz pizten eta itzaltzen da irudiak harrapatzen diren bitartean. Argi-pultsu bakoitzak nanosegundo gutxi batzuk baino ez ditu. Kameraren esposizio-denboraren parametroak irudi bakoitzeko pultsu kopurua zehazten du.

Neurketa zehatzak lortzeko, argi-pultsuak zehatz-mehatz kontrolatu behar dira iraupen, igoera eta jaitsiera denbora berdinak izateko. Nanosegundo bakarreko desbideratze txikiek ere distantzia neurtzeko 15 cm-ko erroreak sor ditzaketelako.

Halako modulazio-maiztasun eta zehaztasun altuak LED edo laser diodo sofistikatuekin soilik lor daitezke.

Orokorrean, irradiazio-argi-iturria giza begiarentzat ikusezina den infragorri-iturri bat da.

2. Lente optikoa

islatutako argia biltzeko eta sentsore optiko batean irudi bat osatzeko erabiltzen da. Hala ere, lente optiko arruntak ez bezala, banda-iragazkia gehitu behar da hemen argiztapen iturriaren uhin-luzera bereko argia bakarrik sar daitekeela ziurtatzeko. Honen helburua argi-iturri inkoherenteak ezabatzea da, zarata murrizteko, kanpoko argiaren interferentziaren ondorioz sentsore fotosentikorra gehiegizko esposizioa saihestuz.

3. Irudi-sentsorea

TOF kameraren muina. Sentsorearen egitura irudi sentsore arrunt baten antzekoa da, baina irudi sentsore bat baino konplexuagoa da. 2 pertsianak edo gehiago ditu islatutako argia une ezberdinetan probatzeko. Hori dela eta, TOF txiparen pixela irudiaren sentsorearen pixelaren tamaina orokorra baino askoz handiagoa da, oro har 100um ingurukoa.

4. Kontrol-unitatea

Kameraren kontrol-unitate elektronikoak abiarazitako argi-pultsuen sekuentzia zehatz-mehatz sinkronizatuta dago txiparen obturadore elektronikoaren irekiera/itxierarekin. Sentsoreen kargak irakurtzen eta bihurtzen ditu eta analisi-unitatera eta datuen interfazera bideratzen ditu.

5. Unitatea informatikoa

Unitate informatikoak sakonera-mapa zehatzak graba ditzake. Sakonera-mapa gris-eskalako irudia izan ohi da, non balio bakoitzak argia islatzen duen gainazalaren eta kameraren arteko distantzia adierazten duen. Emaitza hobeak lortzeko, datuen kalibrazioa egin ohi da.

Nola neurtzen du TOF distantzia?

Argi-iturria, oro har, uhin karratuen pultsuen bidez modulatzen da, zirkuitu digitalekin ezartzea nahiko erraza delako. Sakonera-kameraren pixel bakoitza unitate fotosentikor batez osatuta dago (adibidez, fotodiodoa), argi intzidentea korronte elektriko bihur dezakeena. Unitate fotosentikorra maiztasun handiko etengailu anitzekin konektatuta dago (G1, G2 beheko irudian) korrontea kargak gorde ditzaketen kondentsadore desberdinetara bideratzeko (S1, S2 beheko irudian).

Kameraren kontrol-unitate batek argi-iturria piztu eta itzaltzen du, argi pultsu bat bidaliz. Momentu berean, kontrol-unitateak txiparen pertsiana elektronikoa ireki eta ixten du. Kargua S₀horrela sortzen den argi-pultsuak elementu fotosentikorra gordetzen du.

Ondoren, kontrol-unitateak argi iturria pizten eta itzaltzen du bigarren aldiz. Oraingoan pertsiana beranduago irekitzen da, argi iturria itzaltzen den unean. Kargua S₁orain sortzen den elementu fotosentikorra ere gordetzen da.

Argi pultsu bakar baten iraupena hain laburra denez, prozesu hau milaka aldiz errepikatzen da esposizio-denbora iritsi arte. Ondoren, argi-sentsoreko balioak irakurtzen dira eta balio horietatik benetako distantzia kalkula daiteke.

Kontuan izan argiaren abiadura c, t dela_pargi-pultsuaren iraupena da, S₀aurreko obturadoreak bildutako karga adierazten du, eta S₁obturadore atzeratuak bildutako karga adierazten du, orduan d distantzia formula honen bidez kalkula daiteke:

Distantzia neurgarririk txikiena aurreko obturazio-aldian S0n karga guztia biltzen denean eta obturazio-aldi atzeratuan S1-n kargarik jasotzen ez denean da, hau da, S1 = 0. Formulan ordezkatuz, d=0 distantzia neurgarri minimoa emango da.

Distantzia neurgarri handiena S1-en karga guztia biltzen da eta S0-n kargarik ez den batere jasotzen. Formulak d = 0,5 xc × tp ematen du. Distantzia neurgarri maximoa, beraz, argi pultsuaren zabaleraren arabera zehazten da. Adibidez, tp = 50 ns, goiko formulan ordezkatuz, neurtzeko distantzia maximoa d = 7,5 m.

Hardwarearen diseinua eta produktuaren ezaugarriak

Hartu TOF hardware irtenbide aurreratuena munduan; I klaseko laser segurua, pixel bereizmen handikoa, industria-mailako kamera, tamaina txikia, barruko zein kanpoko distantzia luzeko sakonera informazioa biltzeko erabil daiteke.

Irudiak prozesatzeko algoritmoa

Irudiak prozesatzeko eta aztertzeko munduko liderra den algoritmoa erabiliz, prozesatzeko gaitasun handia du, CPU baliabide gutxiago hartzen ditu, zehaztasun handia eta bateragarritasun ona du.

Aplikazioak

Industria-kamera digitalak fabrikako automatizazioan, AGV nabigazioan, espazioaren neurketan, trafiko eta garraio adimendunetan (ITS) eta medikuntzan eta bizitzaren zientzietan erabiltzen dira batez ere. Gure eremuko eskaneatzea, lineako eskaneatzea eta sareko kamerak oso erabiliak dira objektuen posizioa eta orientazioa neurtzeko, pazientearen jardueraren eta egoeraren monitorizazioan, aurpegien ezagueran, trafikoaren monitorizazioan, ikuskapen elektroniko eta erdieroaleen ikuskapenean, pertsonak zenbatzean eta ilarak neurtzean eta beste esparru batzuetan.

www.hampotech.com

fairy@hampotech.com