TOF Kamera Nedir? Ve Nasıl Çalışır?

TOF 3DCAmerika

TOF 3D kamera, en gelişmiş üç boyutlu görüntüleme teknolojisiyle üretilmiştir. TOF (Uçuş Süresi) derinlik kamerası, yeni nesil mesafe algılama ve 3D görüntüleme teknolojisi ürünleridir. Hedefe sürekli olarak ışık darbeleri gönderir ve ardından nesneden dönen ışığı almak için sensörü kullanır ve ışık darbesinin uçuş (gidiş-dönüş) süresini tespit ederek hedef nesne mesafesini elde eder.

TOF kameraları mesafe ölçümünde genellikle uçuş süresi yöntemini kullanır yani ultrasonik dalgalar vb. kullanırken ölçüm yapmayı unutmayın, mesafeyi daha iyi anlayabilirsiniz. Bu mesafe ölçümü ışık ışınları aracılığıyla gerçekleştirilebilir, dolayısıyla gerçek kullanımdaki avantajlar hala çok açıktır. , bu kamera kullanıldığında boyut görüntüleme ile ölçülebiliyor ve bu da çok kolaylık sağlıyor. Bu kullanım şekli de ışığın yansıması yoluyla olup, geri dönüş süresi hesaplanarak mesafe bilinebilir ve sensör aracılığıyla daha yeterli bir algılama elde edilebilir. Bu tür bir kamera kullanmanın avantajı çok açıktır. Piksellerin daha yüksek olmasıyla birlikte bu sensörün eklenmesi de boyut haritası üzerinden edinimi daha gerçekçi hale getirebiliyor, hareketli parçalara gerek kalmıyor ve sadece ölçüm yapılarak daha iyi sonuçlar alınabiliyor. İster konumlandırma ister ölçüm olsun pratik uygulamalarda oldukça avantajlıdır, bu tür bir kameraya sahip olduğunuz sürece gerçek operasyonda daha fazla makine ve ekipmanın gözü haline gelebilir ve otomatik çalışmayı gerçek anlamda tamamlayabilirsiniz.

TOF kameralar kullanım sırasındaki engelleri otomatik olarak önleyebilir. Algılama performansı sayesinde otomasyon kullanımı etkili bir şekilde gerçekleştirilebilir ve bu kamerayı kullanmanın avantajları çok açıktır. Sadece hacmi ve bilgiyi zamanında bilmekle kalmaz, aynı zamanda kargo elleçlemede de bilgi sahibi olur. Otomasyonun iyileştirilmesi daha verimli olur, verimliliğin arttırılmasını hızlandırabilir ve mesafe ölçümü ve görüntü sunumunda büyük avantajlar elde edebilir. Bu kameranın çekirdeği bunu yapabilir. Daha iyi sonuçlar sunar ve darbe tetikleme sayesinde ayrıntılı hedefi bilebilirsiniz, sadece takip etmekle kalmaz, aynı zamanda resim üzerinde üç boyutlu modelleme de yapabilirsiniz ki bunun çok doğru olduğu söylenebilir.

NasılTOFKameralar Çalışıyor

TOF kameralar aktif ışık algılamayı kullanır ve genellikle aşağıdaki parçaları içerir:

1. Işınlama ünitesi

Işınlama ünitesinin, yaymadan önce ışık kaynağını darbe modüle etmesi gerekir ve modüle edilmiş ışık darbe frekansı 100MHz kadar yüksek olabilir. Sonuç olarak, görüntü yakalama sırasında ışık kaynağı binlerce kez açılıp kapatılıyor. Her ışık atımı yalnızca birkaç nanosaniye uzunluğundadır. Kameranın pozlama süresi parametresi görüntü başına darbe sayısını belirler.

Doğru ölçümler elde etmek için ışık darbelerinin tam olarak aynı süreye, yükselme süresine ve düşme süresine sahip olacak şekilde hassas bir şekilde kontrol edilmesi gerekir. Çünkü sadece bir nanosaniyelik küçük sapmalar bile 15 cm'ye varan mesafe ölçüm hatalarına neden olabilir.

Bu kadar yüksek modülasyon frekansları ve hassasiyeti yalnızca gelişmiş LED'ler veya lazer diyotlarla elde edilebilir.

Genel olarak ışınlama ışık kaynağı, insan gözünün göremediği kızılötesi bir ışık kaynağıdır.

2. Optik mercek

Yansıyan ışığı toplamak ve optik sensör üzerinde görüntü oluşturmak için kullanılır. Ancak sıradan optik lenslerden farklı olarak, yalnızca aydınlatma kaynağıyla aynı dalga boyundaki ışığın girebilmesini sağlamak için buraya bir bant geçiren filtrenin eklenmesi gerekir. Bunun amacı, gürültüyü azaltmak için tutarsız ışık kaynaklarını bastırırken, ışığa duyarlı sensörün harici ışık girişimi nedeniyle aşırı pozlanmasını önlemektir.

3. Görüntüleme sensörü

TOF kameranın özü. Sensörün yapısı sıradan bir görüntü sensörününkine benzer ancak bir görüntü sensöründen daha karmaşıktır. Yansıyan ışığı farklı zamanlarda örneklemek için 2 veya daha fazla deklanşör içerir. Bu nedenle, TOF çipinin pikseli genel görüntü sensörü piksel boyutundan çok daha büyüktür, genellikle 100um civarındadır.

4. Kontrol ünitesi

Kameranın elektronik kontrol ünitesi tarafından tetiklenen ışık darbelerinin sırası, çipin elektronik deklanşörünün açılması/kapanması ile tam olarak senkronize edilir. Sensör yüklerinin okunmasını ve dönüştürülmesini gerçekleştirir ve bunları analiz ünitesine ve veri arayüzüne yönlendirir.

5. Hesaplama birimi

Hesaplama ünitesi hassas derinlik haritalarını kaydedebilir. Derinlik haritası genellikle gri tonlamalı bir görüntüdür; burada her değer, ışığı yansıtan yüzey ile kamera arasındaki mesafeyi temsil eder. Daha iyi sonuçlar elde etmek için genellikle veri kalibrasyonu yapılır.

TOF mesafeyi nasıl ölçer?

Aydınlatma ışık kaynağı genellikle kare dalga darbeleriyle modüle edilir, çünkü dijital devrelerle uygulanması nispeten kolaydır. Derinlik kamerasının her pikseli, gelen ışığı elektrik akımına dönüştürebilen ışığa duyarlı bir üniteden (fotodiyot gibi) oluşur. Işığa duyarlı ünite, akımı yükleri depolayabilen farklı kapasitörlere (aşağıdaki şekilde S1, S2) yönlendirmek için birden fazla yüksek frekanslı anahtarla (aşağıdaki şekilde G1, G2) bağlanır.

Kameranın üzerindeki kontrol ünitesi ışık kaynağını açıp kapatarak bir ışık darbesi gönderir. Aynı anda kontrol ünitesi çip üzerindeki elektronik deklanşörü açıp kapatıyor. Şarj S₀Bu şekilde ışık darbesi tarafından üretilen ışık, ışığa duyarlı eleman üzerinde depolanır.

Daha sonra kontrol ünitesi ışık kaynağını ikinci kez açıp kapatıyor. Bu kez deklanşör daha sonra, ışık kaynağı kapatıldığında açılır. Şarj S₁Artık oluşturulan veriler aynı zamanda ışığa duyarlı öğe üzerinde de depolanır.

Tek bir ışık atımının süresi çok kısa olduğundan, bu işlem, maruz kalma süresine ulaşılana kadar binlerce kez tekrarlanır. Daha sonra ışık sensöründeki değerler okunur ve bu değerlerden gerçek mesafe hesaplanabilir.

Işık hızının c, t olduğunu unutmayın_pışık darbesinin süresi, S₀önceki deklanşör tarafından toplanan yükü temsil eder ve S₁gecikmeli deklanşör tarafından toplanan yükü temsil ediyorsa d mesafesi aşağıdaki formülle hesaplanabilir:

Ölçülebilen en küçük mesafe, daha önceki deklanşör periyodu sırasında tüm yükün S0'da toplandığı ve gecikmeli deklanşör periyodu sırasında S1'de hiç şarj toplanmadığı durumdur, yani S1 = 0. Formülde yerine koymak, minimum ölçülebilir mesafeyi d=0 verecektir.

Ölçülebilen en büyük mesafe, tüm yükün S1'de toplandığı ve S0'da hiçbir yükün toplanmadığı yerdir. Formül daha sonra d = 0,5 xc × tp sonucunu verir. Bu nedenle maksimum ölçülebilir mesafe ışık darbesinin genişliğine göre belirlenir. Örneğin, tp = 50 ns, yukarıdaki formülde yerine konulursa, maksimum ölçüm mesafesi d = 7,5m olur.

Donanım tasarımı ve ürün özellikleri

Dünyanın en gelişmiş TOF donanım çözümünü benimseyin; Sınıf I güvenli lazer, yüksek piksel çözünürlüğü, endüstriyel sınıf kamera, küçük boyutlu, iç ve dış mekanda uzun mesafe derinlik bilgisi toplamak için kullanılabilir.

Görüntü işleme algoritması

Dünyanın önde gelen görüntü işleme ve analiz algoritmasını kullanarak güçlü işleme yeteneğine sahiptir, daha az CPU kaynağı kullanır, yüksek doğruluk ve iyi uyumluluğa sahiptir.

Uygulamalar

Temel olarak fabrika otomasyonu, AGV navigasyonu, alan ölçümü, akıllı trafik ve ulaşım (ITS), tıp ve yaşam bilimlerinde kullanılan dijital endüstriyel kameralar. Alan tarama, hat tarama ve ağ kameralarımız, nesne konumu ve yönelim ölçümü, hasta etkinliği ve durum izleme, yüz tanıma, trafik izleme, elektronik ve yarı iletken inceleme, kişi sayma ve kuyruk ölçümü ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.

www.hampotech.com

fairy@hampotech.com