kontakt kamery@atesystem.cz
kontakt +420 595 170 472

27. červenec 2016

Vyzkoušeli jsme 3D kameru Basler s technologií Time-of-Flight

Vytvořil:

In. Tomáš Gřeš

ToF kamera je perfektním nástrojem pro logistiku, bezpečnost a další průmyslové aplikace. Zobrazení třetí dimenze prostoru je založeno na měření doby letu odraženého světla od snímaného předmětu ke kameře. Podívejte se na ukázkové obrázky a zjistěte, jak to celé funguje.

3D kamera Basler Time-of-FlightTak jako každá 3D technologie, i Time-of-Flight má určité výhody, ale i limity použití. Na této stránce naleznete informace:

  • Jak funguje ToF kamera
  • Jakou přesnost zobrazení a měření lze dosáhnout s ToF kamerou
  • Jaké faktory ovlivňují přesnost měření a jak se jim vyhnout
  • Ukázkové obrázky z ToF kamery

Jak funguje ToF 3D kamera?

ToF (Time-of-Flight) kamera měří dobu, za jakou urazí světelný pulz vzdálenost mezi kamerou a objektem a zase zpět. Změřená doba je přímo úměrná vzdálenosti objektu. ToF kamera protot používá svůj vlastní zdroj světla, kterým je obvykle LED pracující v blízkém infračerveném spektru na vlnové délce 850 nm. Toto záření je pro lidské oko neviditelné. Na jednu stranu nepůsobí rušivě, na stranu druhou může dlouhodobé vystavení nechráněného oka tomuto záření způsobit poškození zraku.

Princip funkce 3D kamery Time-of-Flight

S jakou přesností můžeme měřit?

ToF kamera měří vzdálenost a tvar objektů s přesností v jednotkách centimetrů. Hodí se proto pro kontrolu přítomnosti balíků a velkých výrobků, ale nikoli pro přesná měření 3D rozměrů malých součástí.

Jak velké objekty mohu snímat?

Vzhledem k použité metodě a přesnosti měření je kamera ToF vhodná pro snímání předmětů o rozměrech od cca 5 centimetrů až do 2 metrů.

Co ovlivňuje přesnost měření?

Jako každá metoda snímání a měření, i použití 3D kamery na ToF principu má své výhody, ale i limity. Kamera sama je zdrojem světla a toto světlo se musí od objektu odrazit přímo do kamery, aby byl správně měřen čas jeho letu. Pokud dochází k vícenásobným odrazům, například od zrcadlových ploch, kamera vyhodnotí chybnou vzdálenost. Snímané objekty tedy musí mít ideálně matný povrch s dostatečnou odrazivostí. Snímané místo by také nemělo být vystaveno přímému slunečnímu záření z důvodu vlivu parazitního světla na přesnost měření.

Na jakou vzdálenost můžeme měřit?

Kamery ToF společnosti Basler jsou optimalizovány pro rozsah vzdáleností 0.5 m až 5.5 m. Maximální vzdálenost je limitována výkonem LED a citlivostí snímače.

Můžeme s kamerou snímat i ve tmě?

Tma je přímo ideální, protože měření není ovlivněno parazitním světlem. Kamera má vlastní zdroj světla LED o vlnové délce 850 nm.

Jaké informace dostanu z kamery ToF?

Kamera poskytuje tři typy dat:

Jasový profil (Illuminance Map) – toto je černobílý obrázek toho, jak kamera vidí snímané pole. Jedná se o ekvivalent obrázku s normální 2D kamery. Hodnota pixelu udává jas.

Vzdálenostní profil (Distance Map) – je výsledkem měření doby letu odraženého světla. Hodnota pixelu udává vzdálenost mezi kamerou a snímaným objektem. Pozor, jedná se o ekvivalent monochromatického obrazu. Barevné obrázky na této stránce jsou pro lepší ilustraci zobrazeny ve falešných barvách!

Mapa věrnosti měření (Confidence Map) – říká nám, jak spolehlivé je měření v konkrétním bodě. Nulová hodnota pixelu znamená spolehlivé měření, jasný pixel znamená, že v tomto bodě došlo k saturaci, nebo je obraz v této oblasti příliš tmavý (objekt nebyl dostatečně osvětlený). V takovýchto bodech měření není definováno.

Na následujících obrázcích lze ukázat, jak takovéto výstupy vypadají:

(zleva: jasový profil, vzdálenostní profil, mapa věrnosti)

 Jasový profil (Time-of-Flight 3D kamera Basler) Vzdálenostní profil (Time-of-Flight 3D kamera Basler) Mapa věrnosti měření (Time-of-Flight 3D kamera Basler)

Většinou stačí vhodnější umístění nebo natočení kamery, abychom se vyhnuli odleskům a dosáhli tak lepších výsledků zobrazení a měření:

Jasový profil (Time-of-Flight 3D kamera Basler) Vzdálenostní profil (Time-of-Flight 3D kamera Basler) Mapa věrnosti měření (Time-of-Flight 3D kamera Basler)

Jak mohu použít ToF kameru ve své aplikaci?

3D kamery Basler ToF jsou určeny pro gigabitový ethernet s protokolem GigE Vision. Jsou tedy 100% kompatibilní s jakýmkoliv softwarem pro zpracování obrazu, který umí pracovat s běžnými kamerami Basler. Ke kamerám Basler ToF lze stáhnout programový balík pylon Software Suite, který obsahuje jak aplikaci pylon Viewer pro nastavení a testování kamery, tak SDK pro její použití ve vlastní aplikaci. Stáhnete jej z produktové stránky kamery.

Aplikace pro Time-of-Flight kamery

Logistika

Velké hranaté věci, jako jsou palety a balíky ve skladech a logistických centrech jsou přímo ideální pro použití 3D technologie Time-of-Flight.

Jasový profil (Time-of-Flight 3D kamera Basler) Vzdálenostní profil (Time-of-Flight 3D kamera Basler)Fotografie balíků pro testování 3D ToF kamery

Robotika

Ať už ve spojení s paletizací, nebo při navádění robotů, velkou výhodou ToF kamer ve srovnání s jinými technologiemi je jejich snímková frekvence a nízká latence.

3D kamery v robotice

Bezpečnost

Kontrola přítomnosti osob v určitém prostoru, například v kolejišti, v hlídaném prostoru atd.

Vzdálenostní profil (Time-of-Flight 3D kamera Basler)

Strojové vidění

Kamera má obecně mnoho využití ve strojovém vidění, například v těchto aplikacích:

  • Hledání a uchopování objektů
  • Montáž objektů a částí strojů
  • Detekce poškozených a neúplných částí
  • Detekce správného skladování a stohování
  • Navádění autonomních robotů a vozidel
  • ... a mnoho dalších.

Doporučené zdroje:

Video: Co je Time-of-Flight?

Často kladené otázky (FAQ) na stránce výrobce Basler

Logo
Top