دوربین TOF چیست؟ و چگونه کار می کند؟

TOF 3DCآمرا

دوربین سه بعدی TOF با پیشرفته ترین تکنولوژی تصویربرداری سه بعدی ساخته شده است. دوربین عمق TOF (زمان پرواز) نسل جدیدی از محصولات فناوری تشخیص فاصله و تصویربرداری سه بعدی است. به طور مداوم پالس های نوری را به هدف ارسال می کند و سپس از سنسور برای دریافت نور برگشتی از جسم استفاده می کند و با تشخیص زمان پرواز (رفت و برگشت) پالس نور، فاصله جسم مورد نظر را به دست می آورد.

دوربین های TOF معمولا از روش زمان پرواز در اندازه گیری فاصله استفاده می کنند، یعنی در هنگام استفاده از امواج اولتراسونیک و ... اندازه گیری را به خاطر بسپارید و می توانید فاصله را بیشتر درک کنید. این اندازه گیری فاصله را می توان از طریق پرتوهای نور انجام داد، بنابراین مزایای استفاده واقعی هنوز بسیار آشکار است. ، هنگام استفاده از این دوربین می توان اندازه را با تصویربرداری اندازه گیری کرد که بسیار راحت است. و این نحوه استفاده از طریق انعکاس نور است، با محاسبه زمان بازگشت می توان فاصله را شناخت و از طریق سنسور درک کافی تری به دست آورد. مزیت استفاده از این نوع دوربین بسیار مشهود است. نه تنها پیکسل ها بالاتر هستند، بلکه اضافه شدن این سنسور می تواند اکتساب روی نقشه اندازه را واقعی تر کند و نیازی به قطعات متحرک نباشد و تنها با اندازه گیری می توان به نتایج بهتری دست یافت. در کاربردهای عملی، چه موقعیت یا اندازه گیری، بسیار سودمند است، تا زمانی که این نوع دوربین را داشته باشید، می توانید در عملکرد واقعی چشم ماشین آلات و تجهیزات بیشتری باشید و واقعاً عملیات خودکار را کامل کنید.

دوربین های TOF می توانند به طور خودکار از موانع در استفاده جلوگیری کنند. از طریق عملکرد سنجش، استفاده از اتوماسیون را می توان به طور موثر متوجه شد و مزایای استفاده از این دوربین بسیار آشکار است. نه تنها می تواند حجم و اطلاعات را به موقع بداند، بلکه در حمل و نقل محموله نیز می تواند کارآمدتر باشد، بهبود اتوماسیون کارآمدتر است، می تواند بهبود کارایی را سرعت بخشد و می تواند مزایای زیادی در اندازه گیری فاصله و ارائه تصویر به دست آورد. هسته این دوربین می تواند. نتایج بهتری ارائه می دهد و از طریق تحریک پالس می توانید هدف دقیق را بدانید، نه تنها می توانید ردیابی کنید، بلکه می توانید مدل سازی سه بعدی را روی تصویر انجام دهید که می توان گفت بسیار دقیق است.

چگونهTOFدوربین ها کار می کنند

دوربین‌های TOF از تشخیص نور فعال استفاده می‌کنند و معمولاً شامل بخش‌های زیر می‌شوند:

1. واحد تابش

واحد تابش نیاز به تعدیل پالس منبع نور قبل از انتشار دارد و فرکانس پالس نور مدوله شده می تواند تا 100 مگاهرتز باشد. در نتیجه، منبع نور هزاران بار در حین ثبت تصویر روشن و خاموش می شود. طول هر پالس نوری تنها چند نانوثانیه است. پارامتر زمان نوردهی دوربین تعداد پالس ها را در هر تصویر تعیین می کند.

برای دستیابی به اندازه گیری های دقیق، پالس های نور باید دقیقاً کنترل شوند تا دقیقاً مدت زمان، زمان خیز و زمان سقوط داشته باشند. زیرا حتی انحرافات کوچک تنها یک نانوثانیه می تواند خطاهای اندازه گیری فاصله تا 15 سانتی متر ایجاد کند.

چنین فرکانس‌های مدولاسیون و دقت بالایی را فقط می‌توان با LED‌های پیشرفته یا دیودهای لیزر به دست آورد.

به طور کلی، منبع نور تابش یک منبع نور مادون قرمز است که برای چشم انسان نامرئی است.

2. لنز نوری

برای جمع آوری نور منعکس شده و تشکیل تصویر روی حسگر نوری استفاده می شود. با این حال، برخلاف لنزهای نوری معمولی، یک فیلتر باند گذر باید در اینجا اضافه شود تا اطمینان حاصل شود که فقط نوری با طول موج مشابه منبع روشنایی می تواند وارد شود. هدف از این کار سرکوب منابع نوری نامنسجم برای کاهش نویز و در عین حال جلوگیری از نوردهی بیش از حد حسگر حساس به نور به دلیل تداخل نور خارجی است.

3. سنسور تصویربرداری

هسته دوربین TOF. ساختار سنسور شبیه به یک حسگر تصویر معمولی است، اما از یک سنسور تصویر پیچیده تر است. این شامل 2 یا چند دریچه برای نمونه برداری از نور منعکس شده در زمان های مختلف است. بنابراین، پیکسل تراشه TOF بسیار بزرگتر از اندازه پیکسل سنسور تصویر عمومی است، معمولاً حدود 100 میلی متر.

4. واحد کنترل

توالی پالس های نوری که توسط واحد کنترل الکترونیکی دوربین ایجاد می شود، دقیقاً با باز و بسته شدن شاتر الکترونیکی تراشه هماهنگ می شود. بازخوانی و تبدیل بارهای حسگر را انجام می دهد و آنها را به واحد تجزیه و تحلیل و رابط داده هدایت می کند.

5. واحد محاسبات

واحد محاسباتی می تواند نقشه های عمق دقیق را ثبت کند. نقشه عمق معمولاً یک تصویر در مقیاس خاکستری است که هر مقدار نشان دهنده فاصله بین سطح بازتابنده نور و دوربین است. به منظور دستیابی به نتایج بهتر، معمولاً کالیبراسیون داده ها انجام می شود.

TOF چگونه فاصله را اندازه می گیرد؟

منبع نور روشنایی عموماً توسط پالس های موج مربعی مدوله می شود، زیرا پیاده سازی آن با مدارهای دیجیتال نسبتاً آسان است. هر پیکسل دوربین عمقی از یک واحد حساس به نور (مانند دیود نوری) تشکیل شده است که می تواند نور فرودی را به جریان الکتریکی تبدیل کند. واحد حساس به نور با چندین سوئیچ فرکانس بالا (G1، G2 در شکل زیر) متصل می شود تا جریان را به خازن های مختلف هدایت کند که می توانند بارها را ذخیره کنند (S1، S2 در شکل زیر).

یک واحد کنترل روی دوربین منبع نور را روشن و خاموش می کند و یک پالس نور به بیرون می فرستد. در همان لحظه، واحد کنترل، شاتر الکترونیکی روی تراشه را باز و بسته می کند. اتهام S₀تولید شده در این روش توسط پالس نور بر روی عنصر حساس به نور ذخیره می شود.

سپس واحد کنترل برای بار دوم منبع نور را روشن و خاموش می کند. این بار شاتر دیرتر باز می شود، در نقطه ای از زمانی که منبع نور خاموش می شود. اتهام S₁اکنون تولید شده نیز روی عنصر حساس به نور ذخیره می شود.

از آنجایی که مدت زمان یک پالس نور بسیار کوتاه است، این فرآیند هزاران بار تکرار می شود تا زمان نوردهی به پایان برسد. سپس مقادیر موجود در حسگر نور خوانده شده و فاصله واقعی را می توان از این مقادیر محاسبه کرد.

توجه داشته باشید که سرعت نور c, t است_pمدت زمان پالس نور، S است₀نشان دهنده شارژ جمع آوری شده توسط شاتر قبلی است و S₁نشان دهنده بار جمع آوری شده توسط شاتر تاخیری است، سپس فاصله d را می توان با فرمول زیر محاسبه کرد:

کوچکترین فاصله قابل اندازه گیری زمانی است که تمام شارژ در S0 در طول دوره شاتر قبلی جمع آوری شود و هیچ شارژی در S1 در طول دوره شاتر تاخیری جمع آوری شود، یعنی S1 = 0. جایگزینی در فرمول حداقل فاصله قابل اندازه گیری d=0 را به دست می دهد.

بزرگترین فاصله قابل اندازه گیری جایی است که تمام شارژ در S1 جمع آوری می شود و هیچ شارژی در S0 جمع آوری نمی شود. سپس فرمول d = 0.5 xc × tp را به دست می دهد. بنابراین حداکثر فاصله قابل اندازه گیری با عرض پالس نور تعیین می شود. به عنوان مثال، tp = 50 ns، به جای فرمول بالا، حداکثر فاصله اندازه گیری d = 7.5m.

طراحی سخت افزار و ویژگی های محصول

پیشرفته ترین راه حل سخت افزاری TOF در جهان را بپذیرید. لیزر ایمن کلاس I، وضوح پیکسل بالا، دوربین صنعتی درجه یک، اندازه کوچک، می تواند برای جمع آوری اطلاعات عمق در فواصل طولانی داخلی و خارجی استفاده شود.

الگوریتم پردازش تصویر

با استفاده از الگوریتم پردازش و تحلیل تصویر پیشرو در جهان، توانایی پردازش قوی دارد، منابع CPU کمتری را اشغال می کند، دقت بالا و سازگاری خوبی دارد.

برنامه های کاربردی

دوربین های دیجیتال صنعتی عمدتاً در اتوماسیون کارخانه، ناوبری AGV، اندازه گیری فضا، ترافیک و حمل و نقل هوشمند (ITS) و علوم پزشکی و زندگی استفاده می شوند. اسکن منطقه، اسکن خط و دوربین های شبکه ما به طور گسترده در اندازه گیری موقعیت و جهت گیری شی، نظارت بر فعالیت و وضعیت بیمار، تشخیص چهره، نظارت بر ترافیک، بازرسی الکترونیکی و نیمه هادی، شمارش افراد و اندازه گیری صف و سایر زمینه ها استفاده می شود.

www.hampotech.com

fairy@hampotech.com