3d智能传感器(3D ToF传感器)

Mark wiens

发布时间:2022-11-29

3d智能传感器(3D ToF传感器)

 

飞行时间法(ToF, Time of Flight)是近年来新兴的深度成像技术。通过调制光源发射主动光信号,sensor接收返回光,直接测量(脉冲调制法)或根据相位差(连续波调制法)得到飞行时间,进而计算得到被测距离。

一、系统组成

ToF系统主要由发射器(激光发射模块,850nm/940nm调制光信号)、接收器(CCD/CMOS、滤光片、镜头等)和控制端(模块控制、时序信号、数据校准降噪处理、软件驱动开发工具包)等组成。

二、实现机理

ToF深度测量基本公式如上,其中d为相机实测距离,n代表光脉冲数,∆φ代表光速,f是脉冲调制频率。

1、脉冲调制

脉冲调制指光源发射高强度光脉冲(方波)至被测物,经传感器接收反射光脉冲根据两者时间差来解算出场景的距离信息。

2、连续波调制

连续波调制方法发射正弦波,并利用正弦波信号和反射信号的相位变化进行距离测量。

三、优势对比

目前主流3D传感技术有ToF、结构光、双目立体视觉等,具体对比如下:

指标

ToF

双目立体视觉

结构光

软件复杂度

工作范围

响应时间

互联网小常识:多宿主主机是具有多个网络连接口卡的主机,每个网络接口与一个网络连接。由于他具有在不同网络之间交换数据的“路由”能力,因此也被称为“网关”。但是如果将多宿主主机用在应用程序的用户身份认证与服务器请求合法性检查上,那么这一类可以起到防火墙作用的多宿主主机就叫做应用级网关或应用网关。

精度

互联网小常识:OSPF使用分布式链路状态协议,当链路状态发生变化时用洪泛法向所有路由器发送此信息,一个区域内路由器的个数不超过200个。BGP-4采用了路由向量(path vector)路由协议。BGP发言人之间的通信需要先建立TCP连接。

强光下性能

一般

良好

一般

弱光下性能

良好

较差

良好

成本

能耗

四、关键参数

以ifm O3D300为例(常用于仓储物流领域,体积包装测量等场景)。

五、相关案例

1、智能手机

目前智能手机均包含面部识别、图像锐化等功能,通常由结构光、ToF等设备实现。ToF成本较低、对环境光适应能力更强,识别距离及响应时间也更有优势,常用于手机前摄人脸识别和后摄深度信息的获取,进而实现更大范围的3D建模。

2、agv叉取机器人

叉取机器人常用于低密度柔性搬运场景(物流行业托盘的自动化搬运等),以货叉为执行机构,通过货叉前端的ToF相机实现辅助定位,保证托盘叉取的准确性。

3、智能抓取系统

通过ToF深度相机对目标物进行定位,配合多轴机械臂实现抓取。适用于各种仓储领域堆、拆码垛应用。实现该场景下的自动化操作,在减员增效的同时提高了系统安全性和稳定性。

总结

ToF在记录深度信息的同时,在响应时间、工作范围等方面有突出优势,这也使其在仓储物流、机器人等领域得到了广泛应用。

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