Čo je TOF Camera? a ako to funguje?

TOF 3DCamera

3D kamera TOF je postavená na najmodernejšej trojrozmernej zobrazovacej technológii. Hĺbková kamera TOF (Time of Flight) je nová generácia produktov technológie detekcie vzdialenosti a 3D zobrazovania. Nepretržite vysiela svetelné impulzy k cieľu a potom používa senzor na prijímanie svetla vráteného z objektu a získava vzdialenosť cieľového objektu detekciou doby letu (spiatočnej cesty) svetelného impulzu.

Kamery TOF zvyčajne používajú pri meraní vzdialenosti metódu času letu, to znamená, že pri použití ultrazvukových vĺn atď. nezabudnite merať a môžete ďalej pochopiť vzdialenosť. Toto meranie vzdialenosti je možné vykonávať pomocou svetelných lúčov, takže výhody pri skutočnom použití sú stále veľmi zrejmé. , keď sa používa tento fotoaparát, veľkosť sa dá merať snímkovaním, čo je veľmi pohodlné. A tento spôsob použitia je prostredníctvom odrazu svetla, vzdialenosť môže byť známa výpočtom času návratu a adekvátnejšie vnímanie môže byť dosiahnuté prostredníctvom senzora. Výhoda použitia tohto druhu fotoaparátu je veľmi zrejmá. Nielenže sú pixely vyššie, ale aj pridanie tohto snímača môže urobiť snímanie na mape veľkostí realistickejším a nie sú potrebné žiadne pohyblivé časti a lepšie výsledky možno získať iba meraním. Je to veľmi výhodné v praktických aplikáciách, či už ide o polohovanie alebo meranie, pokiaľ máte tento druh kamery, môžete sa stať očami viacerých strojov a zariadení v skutočnej prevádzke a skutočne dokončiť automatickú prevádzku.

Kamery TOF sa dokážu automaticky vyhnúť prekážkam pri používaní. Prostredníctvom snímacieho výkonu je možné efektívne realizovať automatizáciu a výhody používania tejto kamery sú veľmi zrejmé. Môže nielen poznať objem a informácie v čase, ale aj pri manipulácii s nákladom, Zlepšenie automatizácie je efektívnejšie, môže urýchliť zlepšenie efektívnosti a môže získať veľké výhody pri meraní vzdialenosti a prezentácii obrazu. Jadro tohto fotoaparátu môže. Prezentuje lepšie výsledky a pomocou pulzného spúšťania môžete poznať detailný cieľ, nielen sledovať, ale aj vykonávať trojrozmerné modelovanie na obrázku, o ktorom sa dá povedať, že je veľmi presné.

AkoTOFFotoaparáty fungujú

Kamery TOF používajú aktívnu detekciu svetla a zvyčajne obsahujú nasledujúce časti:

1. Jednotka ožarovania

Ožarovacia jednotka musí pred vyžarovaním pulzne modulovať zdroj svetla a frekvencia modulovaných svetelných pulzov môže byť až 100 MHz. Výsledkom je, že svetelný zdroj sa počas snímania obrazu tisíckrát zapne a vypne. Každý svetelný impulz trvá len niekoľko nanosekúnd. Parameter expozičného času fotoaparátu určuje počet impulzov na snímku.

Na dosiahnutie presných meraní musia byť svetelné impulzy presne kontrolované, aby mali presne rovnaké trvanie, čas nábehu a čas poklesu. Pretože aj malé odchýlky len jednej nanosekundy môžu spôsobiť chyby merania vzdialenosti až 15 cm.

Takéto vysoké modulačné frekvencie a presnosť je možné dosiahnuť iba so sofistikovanými LED alebo laserovými diódami.

Vo všeobecnosti je zdrojom ožarovania zdroj infračerveného svetla neviditeľný pre ľudské oko.

2. Optická šošovka

Používa sa na zhromažďovanie odrazeného svetla a vytváranie obrazu na optickom snímači. Na rozdiel od bežných optických šošoviek je tu však potrebné pridať pásmový filter, aby sa zabezpečilo, že vstúpi len svetlo s rovnakou vlnovou dĺžkou ako zdroj osvetlenia. Účelom toho je potlačiť nekoherentné zdroje svetla, aby sa znížil šum, a zároveň zabrániť preexponovaniu fotosenzitívneho snímača v dôsledku rušenia vonkajšieho svetla.

3. Zobrazovací senzor

Jadro kamery TOF. Štruktúra snímača je podobná ako u bežného obrazového snímača, je však zložitejšia ako obrazový snímač. Obsahuje 2 alebo viac uzávierok na vzorkovanie odrazeného svetla v rôznych časoch. Preto je pixel čipu TOF oveľa väčší ako všeobecná veľkosť pixelu obrazového snímača, zvyčajne okolo 100 um.

4. Riadiaca jednotka

Sekvencia svetelných impulzov spúšťaných elektronickou riadiacou jednotkou kamery je presne synchronizovaná s otváraním/zatváraním elektronickej uzávierky čipu. Vykonáva odčítanie a konverziu nábojov senzorov a nasmeruje ich do analytickej jednotky a dátového rozhrania.

5. Výpočtová jednotka

Výpočtová jednotka dokáže zaznamenať presné hĺbkové mapy. Hĺbková mapa je zvyčajne obrázok v odtieňoch sivej, kde každá hodnota predstavuje vzdialenosť medzi povrchom odrážajúcim svetlo a fotoaparátom. Na dosiahnutie lepších výsledkov sa zvyčajne vykonáva kalibrácia údajov.

Ako TOF meria vzdialenosť?

Svetelný zdroj osvetlenia je vo všeobecnosti modulovaný impulzmi štvorcových vĺn, pretože je relatívne ľahké ho implementovať pomocou digitálnych obvodov. Každý pixel hĺbkovej kamery sa skladá z fotocitlivej jednotky (ako je fotodióda), ktorá dokáže premieňať dopadajúce svetlo na elektrický prúd. Fotocitlivá jednotka je spojená s viacerými vysokofrekvenčnými spínačmi (G1, G2 na obrázku nižšie) na vedenie prúdu do rôznych kondenzátorov, ktoré môžu uchovávať náboje (S1, S2 na obrázku nižšie).

Riadiaca jednotka na kamere zapína a vypína svetelný zdroj a vysiela impulz svetla. Riadiaca jednotka zároveň otvára a zatvára elektronickú uzávierku na čipe. Obvinenie S₀takto generovaný svetelným impulzom je uložený na fotocitlivom prvku.

Potom riadiaca jednotka druhýkrát zapne a vypne svetelný zdroj. Tentoraz sa uzávierka otvorí neskôr, v čase, keď je zdroj svetla vypnutý. Obvinenie S₁teraz vygenerovaný je tiež uložený na fotocitlivom prvku.

Pretože trvanie jedného svetelného impulzu je také krátke, tento proces sa opakuje tisíckrát, kým sa nedosiahne expozičný čas. Potom sa načítajú hodnoty vo svetelnom senzore a z týchto hodnôt sa dá vypočítať skutočná vzdialenosť.

Všimnite si, že rýchlosť svetla je c, t_pje trvanie svetelného impulzu, S₀predstavuje náboj zhromaždený skoršou uzávierkou a S₁predstavuje náboj nazbieraný oneskorenou uzávierkou, potom vzdialenosť d možno vypočítať podľa nasledujúceho vzorca:

Najmenšia merateľná vzdialenosť je, keď sa všetok náboj zhromaždí v S0 počas skoršej periódy uzávierky a žiadny náboj sa nezhromaždí v S1 počas oneskorenej periódy uzávierky, tj S1 = 0. Dosadením do vzorca získame minimálnu merateľnú vzdialenosť d=0.

Najväčšia merateľná vzdialenosť je tá, kde sa všetok náboj zbiera v S1 a v S0 sa nezbiera vôbec žiadny náboj. Vzorec potom dáva d = 0,5 xc x tp. Maximálna merateľná vzdialenosť je teda určená šírkou svetelného impulzu. Napríklad tp = 50 ns dosadením do vyššie uvedeného vzorca maximálna vzdialenosť merania d = 7,5 m.

Dizajn hardvéru a vlastnosti produktu

Prijať najpokročilejšie hardvérové ​​riešenie TOF na svete; Bezpečný laser triedy I, vysoké rozlíšenie pixelov, priemyselná kamera, malá veľkosť, možno použiť na zhromažďovanie informácií o hĺbke na veľké vzdialenosti v interiéri a exteriéri.

Algoritmus spracovania obrazu

Pomocou popredného svetového algoritmu spracovania a analýzy obrazu má silnú schopnosť spracovania, zaberá menej zdrojov CPU, má vysokú presnosť a dobrú kompatibilitu.

Aplikácie

Digitálne priemyselné kamery používané hlavne v automatizácii tovární, AGV navigácii, meraní vesmíru, inteligentnej doprave a doprave (ITS) a lekárskych a biologických vedách. Naše plošné skenovanie, riadkové skenovanie a sieťové kamery sú široko používané pri meraní polohy a orientácie objektu, monitorovaní aktivity a stavu pacienta, rozpoznávaní tváre, monitorovaní premávky, elektronickej a polovodičovej inšpekcii, počítaní ľudí a meraní frontov a ďalších oblastiach.

www.hampotech.com

fairy@hampotech.com