რა არის TOF კამერა? და როგორ მუშაობს?

TOF 3DCამერა

TOF 3D კამერა აგებულია ყველაზე მოწინავე სამგანზომილებიანი გამოსახულების ტექნოლოგიით. TOF (ფრენის დრო) სიღრმის კამერა არის ახალი თაობის დისტანციის აღმოჩენისა და 3D გამოსახულების ტექნოლოგიის პროდუქტები. ის განუწყვეტლივ აგზავნის სინათლის იმპულსებს სამიზნეზე, შემდეგ კი იყენებს სენსორს ობიექტიდან დაბრუნებული სინათლის მისაღებად და იღებს სამიზნე ობიექტის მანძილს სინათლის პულსის ფრენის (ორმხრივი) დროის გამოვლენით.

TOF კამერები, როგორც წესი, იყენებენ ფრენის დროის მეთოდს მანძილის გაზომვისას, ანუ ულტრაბგერითი ტალღების გამოყენებისას და ა.შ., გახსოვდეთ გაზომვა და თქვენ შეგიძლიათ გაიგოთ მანძილი. ეს მანძილის გაზომვა შეიძლება განხორციელდეს სინათლის სხივების საშუალებით, ამიტომ რეალური გამოყენების უპირატესობები ჯერ კიდევ ძალიან აშკარაა. , როდესაც ეს კამერა გამოიყენება, ზომა შეიძლება გაიზომოს გამოსახულების საშუალებით, რაც ძალიან მოსახერხებელია. და გამოყენების ეს გზა არის სინათლის არეკვლის გზით, მანძილის გაცნობა შესაძლებელია დაბრუნების დროის გაანგარიშებით და უფრო ადეკვატური აღქმის მიღება შესაძლებელია სენსორის საშუალებით. ამ ტიპის კამერის გამოყენების უპირატესობა აშკარაა. არა მხოლოდ პიქსელები უფრო მაღალია, არამედ ამ სენსორის დამატებამ შეიძლება უფრო რეალისტური გახადოს შეძენის ზომა რუკაზე და არ არის საჭირო მოძრავი ნაწილები და უკეთესი შედეგის მიღება შესაძლებელია მხოლოდ გაზომვით. ეს ძალიან მომგებიანია პრაქტიკულ აპლიკაციებში, იქნება ეს პოზიციონირება თუ გაზომვა, სანამ თქვენ გაქვთ ასეთი კამერა, თქვენ შეგიძლიათ გახდეთ უფრო მეტი ტექნიკისა და აღჭურვილობის თვალი რეალურ მუშაობაში და ნამდვილად დაასრულოთ ავტომატური მუშაობა.

TOF კამერებს შეუძლიათ ავტომატურად აიცილონ დაბრკოლებები გამოყენებისას. სენსორული მუშაობის წყალობით, ავტომატიზაციის გამოყენება შეიძლება ეფექტურად განხორციელდეს და ამ კამერის გამოყენების უპირატესობა აშკარაა. მას შეუძლია არა მხოლოდ დროში იცოდეს მოცულობა და ინფორმაცია, არამედ ტვირთის მართვაშიც, ავტომატიზაციის გაუმჯობესება უფრო ეფექტურია, შეუძლია დააჩქაროს ეფექტურობის გაუმჯობესება და შეუძლია დიდი უპირატესობების მიღება მანძილის გაზომვისა და გამოსახულების პრეზენტაციაში. ამ კამერის ბირთვს შეუძლია. ის უკეთეს შედეგებს იძლევა და პულსის გამორთვის საშუალებით შეგიძლიათ იცოდეთ დეტალური სამიზნე, არა მხოლოდ აკონტროლოთ, არამედ შეასრულოთ სამგანზომილებიანი მოდელირება სურათზე, რაც შეიძლება ითქვას, რომ ძალიან ზუსტია.

როგორTOFმუშაობს კამერები

TOF კამერები იყენებენ აქტიურ სინათლის გამოვლენას და ჩვეულებრივ მოიცავს შემდეგ ნაწილებს:

1. დასხივების დანადგარი

დასხივების ერთეულს სჭირდება სინათლის წყაროს იმპულსური მოდულირება, სანამ ასხივებს, ხოლო მოდულირებული სინათლის პულსის სიხშირე შეიძლება იყოს 100 MHz-მდე. შედეგად, სურათის გადაღების დროს სინათლის წყარო ათასობითჯერ ირთვება და გამორთულია. თითოეული სინათლის პულსი მხოლოდ რამდენიმე ნანოწამია. კამერის ექსპოზიციის დროის პარამეტრი განსაზღვრავს პულსების რაოდენობას სურათზე.

ზუსტი გაზომვების მისაღწევად, სინათლის პულსი ზუსტად უნდა იყოს კონტროლირებადი, რომ ჰქონდეს ზუსტად იგივე ხანგრძლივობა, აწევის დრო და დაცემის დრო. იმის გამო, რომ თუნდაც ერთი ნანოწამის მცირე გადახრებმა შეიძლება გამოიწვიოს მანძილის გაზომვის შეცდომები 15 სმ-მდე.

ასეთი მაღალი მოდულაციის სიხშირე და სიზუსტე მიიღწევა მხოლოდ დახვეწილი LED-ებით ან ლაზერული დიოდებით.

ზოგადად, დასხივების სინათლის წყარო არის ინფრაწითელი სინათლის წყარო, რომელიც უხილავია ადამიანის თვალისთვის.

2. ოპტიკური ლინზა

იგი გამოიყენება ასახული სინათლის შესაგროვებლად და გამოსახულების ფორმირებისთვის ოპტიკურ სენსორზე. თუმცა, ჩვეულებრივი ოპტიკური ლინზებისგან განსხვავებით, აქ უნდა დაემატოს გამტარი ფილტრი, რათა უზრუნველყოფილი იყოს მხოლოდ სინათლის იმავე ტალღის სიგრძით, როგორც განათების წყარო. ამის მიზანია არათანმიმდევრული სინათლის წყაროების ჩახშობა ხმაურის შესამცირებლად, ხოლო ფოტომგრძნობიარე სენსორის გადაჭარბებული ექსპოზიციის თავიდან აცილება გარე სინათლის ჩარევის გამო.

3. გამოსახულების სენსორი

TOF კამერის ბირთვი. სენსორის სტრუქტურა ჰგავს ჩვეულებრივი გამოსახულების სენსორს, მაგრამ ის უფრო რთულია ვიდრე გამოსახულების სენსორი. იგი შეიცავს 2 ან მეტ ჩამკეტს ასახული სინათლის შესამოწმებლად სხვადასხვა დროს. აქედან გამომდინარე, TOF ჩიპის პიქსელი ბევრად აღემატება ზოგადი გამოსახულების სენსორის პიქსელის ზომას, ზოგადად დაახლოებით 100 მმ.

4. მართვის ბლოკი

კამერის ელექტრონული კონტროლის განყოფილების მიერ გამოწვეული სინათლის იმპულსების თანმიმდევრობა ზუსტად სინქრონიზებულია ჩიპის ელექტრონული ჩამკეტის გახსნა/დახურვასთან. ის ახორციელებს სენსორის მუხტების წაკითხვას და კონვერტაციას და მიმართავს მათ ანალიზის ერთეულსა და მონაცემთა ინტერფეისში.

5. გამოთვლითი ერთეული

გამოთვლით მოწყობილობას შეუძლია ზუსტი სიღრმის რუქების ჩაწერა. სიღრმის რუკა, როგორც წესი, არის ნაცრისფერი გამოსახულება, სადაც თითოეული მნიშვნელობა წარმოადგენს მანძილს სინათლის ამრეკლავ ზედაპირსა და კამერას შორის. უკეთესი შედეგების მისაღებად, ჩვეულებრივ ხორციელდება მონაცემთა დაკალიბრება.

როგორ ზომავს TOF მანძილს?

განათების სინათლის წყარო ზოგადად მოდულირებულია კვადრატული ტალღის იმპულსებით, რადგან მისი განხორციელება შედარებით მარტივია ციფრული სქემებით. სიღრმისეული კამერის თითოეული პიქსელი შედგება ფოტომგრძნობიარე ერთეულისგან (როგორიცაა ფოტოდიოდი), რომელსაც შეუძლია შემხვედრი სინათლე ელექტრო დენად გარდაქმნას. ფოტომგრძნობიარე განყოფილება დაკავშირებულია რამდენიმე მაღალი სიხშირის გადამრთველთან (G1, G2 ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში), რათა დენი წარმართოს სხვადასხვა კონდენსატორებში, რომლებსაც შეუძლიათ მუხტების შენახვა (S1, S2 ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში).

კამერაზე საკონტროლო განყოფილება რთავს და გამორთავს სინათლის წყაროს, აგზავნის სინათლის პულსს. ამავე დროს, საკონტროლო განყოფილება ხსნის და ხურავს ელექტრონულ ჩამკეტს ჩიპზე. ბრალდება ს₀ამ გზით წარმოქმნილი სინათლის პულსი ინახება ფოტომგრძნობიარე ელემენტზე.

შემდეგ საკონტროლო განყოფილება მეორედ რთავს და გამორთავს სინათლის წყაროს. ამჯერად ჩამკეტი იხსნება მოგვიანებით, იმ მომენტში, როდესაც სინათლის წყარო გამორთულია. ბრალდება ს₁ახლა გენერირებული ასევე ინახება ფოტომგრძნობიარე ელემენტზე.

იმის გამო, რომ ერთი სინათლის პულსის ხანგრძლივობა ძალიან მოკლეა, ეს პროცესი მეორდება ათასობითჯერ, სანამ ექსპოზიციის დრო არ მიიღწევა. სინათლის სენსორში არსებული მნიშვნელობები შემდეგ იკითხება და რეალური მანძილი შეიძლება გამოითვალოს ამ მნიშვნელობებით.

გაითვალისწინეთ, რომ სინათლის სიჩქარე არის c, t_pარის სინათლის პულსის ხანგრძლივობა, ს₀წარმოადგენს ადრინდელი ჩამკეტის მიერ შეგროვებულ მუხტს და ს₁წარმოადგენს დაგვიანებული ჩამკეტის მიერ შეგროვებულ მუხტს, შემდეგ მანძილი d შეიძლება გამოითვალოს შემდეგი ფორმულით:

ყველაზე მცირე გაზომვადი მანძილი არის მაშინ, როდესაც მთელი დამუხტვა გროვდება S0-ში ადრე ჩამკეტის პერიოდში და S1-ში მუხტი არ გროვდება დაგვიანებული ჩამკეტის პერიოდში, ანუ S1 = 0. ფორმულაში ჩანაცვლება მისცემს მინიმალურ გაზომვადი მანძილს d=0.

ყველაზე დიდი გაზომვადი მანძილი არის იქ, სადაც მთელი მუხტი გროვდება S1-ში და საერთოდ არ გროვდება გადასახადი S0-ში. შემდეგ ფორმულა იძლევა d = 0.5 xc × tp. ამიტომ მაქსიმალური გაზომვადი მანძილი განისაზღვრება სინათლის პულსის სიგანით. მაგალითად, tp = 50 ns, ზემოაღნიშნულ ფორმულაში ჩანაცვლებით, მაქსიმალური საზომი მანძილი d = 7.5 მ.

აპარატურის დიზაინი და პროდუქტის მახასიათებლები

მიიღეთ მსოფლიოში ყველაზე მოწინავე TOF ტექნიკის გადაწყვეტა; I კლასის უსაფრთხო ლაზერი, პიქსელის მაღალი გარჩევადობა, სამრეწველო კლასის კამერა, მცირე ზომის, შეიძლება გამოყენებულ იქნას შიდა და გარე დისტანციებზე სიღრმის ინფორმაციის შეგროვებისთვის.

გამოსახულების დამუშავების ალგორითმი

მსოფლიოში წამყვანი გამოსახულების დამუშავებისა და ანალიზის ალგორითმის გამოყენებით, მას აქვს დამუშავების ძლიერი უნარი, იკავებს ნაკლებ CPU რესურსებს, აქვს მაღალი სიზუსტე და კარგი თავსებადობა.

აპლიკაციები

ციფრული სამრეწველო კამერები ძირითადად გამოიყენება ქარხნის ავტომატიზაციაში, AGV ნავიგაციაში, სივრცის გაზომვაში, ინტელექტუალურ მოძრაობასა და ტრანსპორტირებაში (ITS) და სამედიცინო და ცხოვრების მეცნიერებებში. ჩვენი ზონის სკანირება, ხაზის სკანირება და ქსელური კამერები ფართოდ გამოიყენება ობიექტების პოზიციისა და ორიენტაციის გაზომვაში, პაციენტის აქტივობისა და სტატუსის მონიტორინგში, სახის ამოცნობაში, მოძრაობის მონიტორინგში, ელექტრონულ და ნახევარგამტარულ ინსპექტირებაში, ადამიანების დათვლასა და რიგის გაზომვისას და სხვა სფეროებში.

www.hampotech.com

fairy@hampotech.com