Apakah Kamera TOF? Dan Bagaimana Ia Berfungsi?

TOF 3DCamera

Kamera 3D TOF dibina dengan teknologi pengimejan tiga dimensi yang paling canggih. Kamera kedalaman TOF (Time of Flight) ialah generasi baharu produk teknologi pengesanan jarak dan pengimejan 3D. Ia secara berterusan menghantar denyutan cahaya ke sasaran, dan kemudian menggunakan sensor untuk menerima cahaya yang dikembalikan daripada objek, dan memperoleh jarak objek sasaran dengan mengesan masa penerbangan (perjalanan pergi balik) denyutan cahaya.

Kamera TOF biasanya menggunakan kaedah masa penerbangan dalam pengukuran jarak, iaitu, apabila menggunakan gelombang ultrasonik, dsb., ingat untuk mengukur, dan anda boleh lebih memahami jarak. Pengukuran jarak ini boleh dilakukan melalui pancaran cahaya, jadi kelebihan dalam penggunaan sebenar masih sangat jelas. , apabila kamera ini digunakan, saiz boleh diukur dengan pengimejan, yang sangat mudah. Dan cara penggunaan ini adalah melalui pantulan cahaya, jarak boleh diketahui dengan mengira masa balik, dan persepsi yang lebih mencukupi boleh diperoleh melalui sensor. Kelebihan menggunakan kamera seperti ini sangat jelas. Bukan sahaja piksel lebih tinggi, tetapi juga penambahan sensor ini boleh menjadikan pemerolehan pada peta saiz lebih realistik, dan tidak ada keperluan untuk bahagian yang bergerak, dan hasil yang lebih baik boleh diperoleh hanya dengan mengukur. Ia sangat berfaedah dalam aplikasi praktikal, sama ada kedudukan atau pengukuran, selagi anda mempunyai kamera jenis ini, anda boleh menjadi mata lebih banyak jentera dan peralatan dalam operasi sebenar, dan benar-benar melengkapkan operasi automatik.

Kamera TOF secara automatik boleh mengelakkan halangan dalam penggunaan. Melalui prestasi penderiaan, penggunaan automasi dapat direalisasikan dengan berkesan, dan kelebihan menggunakan kamera ini sangat jelas. Ia bukan sahaja dapat mengetahui jumlah dan maklumat dalam masa, tetapi juga dalam pengendalian kargo, Peningkatan automasi adalah lebih cekap, boleh mempercepatkan peningkatan kecekapan, dan boleh memperoleh kelebihan besar dalam pengukuran jarak dan persembahan imej. Inti kamera ini boleh. Ia memberikan hasil yang lebih baik, dan melalui pencetus nadi, anda boleh mengetahui sasaran terperinci, bukan sahaja boleh menjejak, tetapi juga boleh melakukan pemodelan tiga dimensi pada gambar, yang boleh dikatakan sangat tepat.

BagaimanaTOFKamera Berfungsi

Kamera TOF menggunakan pengesanan cahaya aktif dan biasanya termasuk bahagian berikut:

1. Unit penyinaran

Unit penyinaran perlu memodulasi nadi sumber cahaya sebelum memancarkan, dan frekuensi nadi cahaya termodulat boleh setinggi 100MHz. Akibatnya, sumber cahaya dihidupkan dan dimatikan beribu kali semasa menangkap imej. Setiap nadi cahaya hanya beberapa nanosaat sahaja. Parameter masa pendedahan kamera menentukan bilangan denyutan bagi setiap imej.

Untuk mencapai ukuran yang tepat, denyutan cahaya mesti dikawal dengan tepat untuk mempunyai tempoh yang sama, masa naik dan masa jatuh. Kerana walaupun sisihan kecil hanya satu nanosaat boleh menghasilkan ralat pengukuran jarak sehingga 15 cm.

Frekuensi dan ketepatan modulasi yang tinggi hanya boleh dicapai dengan LED atau diod laser yang canggih.

Secara amnya, sumber cahaya penyinaran ialah sumber cahaya inframerah yang tidak dapat dilihat oleh mata manusia.

2. Kanta optik

Ia digunakan untuk mengumpulkan cahaya yang dipantulkan dan membentuk imej pada sensor optik. Walau bagaimanapun, tidak seperti kanta optik biasa, penapis laluan jalur perlu ditambah di sini untuk memastikan bahawa hanya cahaya dengan panjang gelombang yang sama dengan sumber pencahayaan boleh masuk. Tujuannya adalah untuk menyekat sumber cahaya yang tidak koheren untuk mengurangkan hingar, sambil menghalang sensor fotosensitif daripada terlalu terdedah akibat gangguan cahaya luaran.

3. Sensor pengimejan

Teras kamera TOF. Struktur penderia adalah serupa dengan penderia imej biasa, tetapi ia lebih kompleks daripada penderia imej. Ia mengandungi 2 atau lebih bidai untuk sampel cahaya yang dipantulkan pada masa yang berbeza. Oleh itu, piksel cip TOF jauh lebih besar daripada saiz piksel sensor imej umum, secara amnya sekitar 100um.

4. Unit kawalan

Urutan denyutan cahaya yang dicetuskan oleh unit kawalan elektronik kamera disegerakkan dengan tepat dengan pembukaan/penutupan pengatup elektronik cip. Ia melakukan pembacaan dan penukaran caj sensor dan mengarahkannya ke unit analisis dan antara muka data.

5. Unit pengkomputeran

Unit pengkomputeran boleh merekodkan peta kedalaman yang tepat. Peta kedalaman biasanya imej skala kelabu, di mana setiap nilai mewakili jarak antara permukaan yang memantulkan cahaya dan kamera. Untuk mendapatkan hasil yang lebih baik, penentukuran data biasanya dilakukan.

Bagaimanakah TOF mengukur jarak?

Sumber cahaya pencahayaan biasanya dimodulasi oleh denyutan gelombang persegi, kerana ia agak mudah untuk dilaksanakan dengan litar digital. Setiap piksel kamera kedalaman terdiri daripada unit fotosensitif (seperti fotodiod), yang boleh menukar cahaya kejadian kepada arus elektrik. Unit fotosensitif disambungkan dengan berbilang suis frekuensi tinggi (G1, G2 dalam rajah di bawah) untuk memandu arus ke dalam kapasitor Berbeza yang boleh menyimpan cas (S1, S2 dalam rajah di bawah).

Unit kawalan pada kamera menghidupkan dan mematikan sumber cahaya, menghantar nadi cahaya. Pada masa yang sama, unit kawalan membuka dan menutup pengatup elektronik pada cip. Pertuduhan S₀dijana dengan cara ini oleh nadi cahaya disimpan pada unsur fotosensitif.

Kemudian, unit kawalan menghidupkan dan mematikan sumber cahaya untuk kali kedua. Kali ini pengatup dibuka kemudian, pada masa sumber cahaya dimatikan. Pertuduhan S₁kini dihasilkan juga disimpan pada unsur fotosensitif.

Oleh kerana tempoh nadi cahaya tunggal adalah sangat singkat, proses ini diulang beribu-ribu kali sehingga masa pendedahan dicapai. Nilai dalam sensor cahaya kemudiannya dibaca dan jarak sebenar boleh dikira daripada nilai ini.

Perhatikan bahawa kelajuan cahaya ialah c, t_pialah tempoh nadi cahaya, S₀mewakili caj yang dikutip oleh pengatup awal, dan S₁mewakili caj yang dikumpul oleh pengatup tertunda, maka jarak d boleh dikira dengan formula berikut:

Jarak terkecil yang boleh diukur ialah apabila semua cas dikumpul dalam S0 semasa tempoh pengatup awal dan tiada caj dikutip dalam S1 semasa tempoh pengatup tertunda, iaitu S1 = 0. Menggantikan ke dalam formula akan memberikan jarak terukur minimum d=0.

Jarak terukur terbesar ialah di mana semua caj dikumpulkan dalam S1 dan tiada caj dikutip sama sekali dalam S0. Formula itu kemudiannya menghasilkan d = 0.5 xc × tp. Oleh itu, jarak boleh diukur maksimum ditentukan oleh lebar nadi cahaya. Sebagai contoh, tp = 50 ns, menggantikan ke dalam formula di atas, jarak pengukuran maksimum d = 7.5m.

Reka bentuk perkakasan dan ciri produk

Mengguna pakai penyelesaian perkakasan TOF paling maju di dunia; Laser selamat Kelas I, resolusi piksel tinggi, kamera gred industri, saiz kecil, boleh digunakan untuk pengumpulan maklumat kedalaman jarak jauh dalaman dan luaran.

Algoritma pemprosesan imej

Menggunakan algoritma pemprosesan dan analisis imej terkemuka di dunia, ia mempunyai keupayaan pemprosesan yang kuat, mengambil kurang sumber CPU, mempunyai ketepatan yang tinggi dan keserasian yang baik.

Aplikasi

Kamera industri digital digunakan terutamanya dalam automasi kilang, navigasi AGV, pengukuran ruang, trafik dan pengangkutan pintar (ITS), serta perubatan dan sains hayat. Imbasan kawasan, imbasan talian dan kamera rangkaian kami digunakan secara meluas dalam pengukuran kedudukan dan orientasi objek, aktiviti pesakit dan pemantauan status, pengecaman muka, pemantauan trafik, pemeriksaan elektronik dan semikonduktor, pengiraan orang dan pengukuran baris gilir dan bidang lain.

www.hampotech.com

fairy@hampotech.com