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Basler blaze Time-of-Flight相机 – 常见问题 (FAQ)

在此页面上,您将找到有关Basler blaze相机一些常见技术问题的解答。

1. 什么是ToF (Time-of-Flight)?

ToF是一种测量距离的方法,通过测量光从光源处照射到物件后再反射到感光芯片所需的时间,即可据此计算出距离。

2.ToF相机的测量精度如何?

ToF相机的精度可达毫米级,具体需取决于实际的情况。Basler用户手册中带有的图表包含了详细的精度测量数据。

3.Basler blaze相机提供的分辨率是多少?

由于ToF像素设计较为复杂,ToF相机的分辨率会低于现在的2D相机。Basler blaze-101相机可提供640像素(水平)x 480像素(垂直)的先进分辨率。

4.Basler blaze-101相机使用哪种芯片?

Basler blaze相机使用最新特定的ToF Sony DepthSense™ IMX556PLR芯片。

5.ToF相机是否需要现场校准?

每台ToF相机都需要经过校准才能达到合理的精度。Basler blaze-101相机在出厂之前已经做好预校准,无需现场校准或重新校准芯片。每台blaze-101相机都单独经过校准,避免出现镜头失真、距离误差和热漂移 。

您也可以根据场景和目标对象,使用blaze-101 API来进一步配置相机参数。

6.ToF相机适用于哪些应用?

Basler ToF相机可在物流、工厂自动化、机器人、自动导引车(AGV)、农业和医疗领域的各种应用中使用。

7.ToF相机的帧速率是多少?

Basler blaze-101相机能以高达30 fps的速度运行。

8.工作温度会如何影响ToF相机的精度?

ToF相机对光脉冲和快门速度的精度要求很高,因此它对温度波动非常敏感。Basler blaze-101配备多个温度传感器,以便对可能存在的信号位移进行单独的校准补偿。所以,温度对blaze-101相机的影响可以忽略不计。

9.我可以更换镜头或者购买配备其他镜头的ToF相机吗?

ToF相机是一个经过校准的精密系统。如果对焦、光圈或镜头发生变化,将会导致校准失效。另外,光源和镜头都需要从波长和视场方面进行互相优化和调整。因此,不建议更换镜头。

10.镜头的视场(FOV)规格是什么?

每种相机型号的FOV各不相同。Basler blaze-101相机的视场为 67°x 51° (H x V),它的测量范围大,可在5米距离外覆盖大约两个欧标托盘或一辆小型汽车。

11.ToF相机使用的是哪种光源?

ToF相机通常会使用LED或激光二极管。Basler blaze-101相机使用四个VCSEL激光二极管作为光源。

12.内置的激光二极管对眼睛是否安全?

我们非常重视眼部安全,因此我们对产品的安全性制定了高要求。

根据EN/IEC 60825-1:2014第3版,Basler blaze-101被归类为1类激光产品。这表示相机在所有可合理预见的正常条件下使用都是安全的。Basler blaze包含了技术安全元件,例如通过电力控制(电子安全电路)、光学扩散器和光源上的玻璃保护罩等方式来确保发散出的可接触激光均保持在安全范围内。质量管理措施要求组装后的产品都要100%通过测试,以保证产品功能正常。

13.ToF相机的工作波长范围是什么?

原则上,只要光源和芯片在同一光谱下运作,ToF相机就可以在任何波长下运行。但基于实际的原因,近红外光谱是首选的工作波长,因为光电效应在该范围内的效果理想,并且人无法感知红外线,因此不会受到干扰。

Basler blaze-101相机的工作波长范围为940 nm。将940 nm ToF相机与850 nm相机进行比较时,我们需要知道的重要一点是,波长为940 nm的光线对人眼完全不可见,因此在光源照射人脸或需要近距离安装在人员附近时,940 nm是更好的选择。人眼对850 nm光线的敏感度非常低,但仍然可以看见,尤其是在黑暗的条件下,这可能会导致人眼不舒服或感到不适。

14.ToF相机的调制频率是多少?

ToF相机的典型调制频率介于10 - 100 MHz之间。

在默认模式下(20 fps),Basler blaze-101相机能在两种不同的频率下运作:15 MHz和100 MHz。在快速相机模式下(30 fps),15 MHz的调制频率适用于长距离拍摄,而100 MHz适用于短距离拍摄。

15.可以自行设置相机的调制频率吗?如果我想将拍摄距离最高上调到15 m,可以将调制频率设置为10 MHz吗?

相机已针对两种调制频率(15 MHz和100 MHz)进行了性能优化和出厂校准,因此无法对调制频率进行更改。

16.能否将ToF相机应用于户外应用?

环境光对距离测量不会带来帮助。事实上,环境光会向芯片投射来自随机方向的光子,这些光子均与距离测量无关,因此必须将环境光视为噪声源。

Basler blaze-101相机可在阳光下运作。与在850 nm下运作的ToF相机相比,在940 nm下运作的ToF相机在自然光中的性能表现更稳定,因为大气层会强力吸收阳光中波长为940 nm的光线,从而减少了对芯片的干扰。此外,现代人造光源基于效率方面的考虑,也不会发出近红外线。有关详细信息,请查看用户手册。

17.在850 nm下运作的ToF相机是否比在940 nm下运作的ToF相机(Basler blaze)更适合在室内使用?

芯片在850 nm下运作时的典型量子效率确实高于在940 nm下运作的芯片。但是,940 nm支持的曝光最大值使得相机的光输出能够比在850 nm下运作的ToF相机高1.5倍,这在很大程度上弥补了量子效率方面的不足。此外,还必须考虑相机光源、环境光以及动态范围等其他芯片属性。对于在室内使用ToF相机,我们建议使用均匀的直流光源,例如高质量的LED。

18.Basler ToF相机是否支持GigE Vision接口标准?

Basler blaze-101兼容GigE Vision标准。但是,如果想要获得全部四种数据传输格式(点云图、范围图、强度图像、置信图),并且充分利用所有可用的功能,我们强烈建议您使用随Basler blaze SDK提供的Basler GenTL Producer。

19.ToF相机的保护等级是什么?

如果您将ToF相机放入外部机壳中,必须确保玻璃保护盖不会干扰ToF测量。

Basler blaze-101相机已获得IP67防护等级,因此能完全防尘,并且可在最深1米的水下提供30分钟的浸水防护。

20.ToF相机能否抗震防抖?

从根本上而言,由于ToF相机采用不同的设计原理,因此它要比结构光或立体相机更坚固耐用,无须像后者那样保持精确的基本长度。

按照EN60068,Basler blaze-101相机采用抗震防抖设计。相机已经交由独立的机械测试实验室进行特定的压力测试。经过机械测试后,相机并未出现可检测到的物理损坏,而且在标准操作测试期间可以生成正常的图像。有关测试的详细信息,请查看用户手册。

21.我想在户外使用相机,并想把它放进外壳中。有哪些因素需要特别考虑?我可以简单地将ToF相机放入标准保护外壳中吗?

将相机安装到保护外壳中之前,冷却是首要考虑因素,同时应避免散射光(确保保护外壳在靠近相机镜头附近没有会反射光线的部件)。

保护玻璃必须能让所需波长的光线通过,并具备高质量,不存在划痕,而且不能产生反射。在理想情况下,镜头和LED应分别采用单独的保护玻璃。

22.我想在应用中使用多台ToF相机。

操作多台ToF相机可以扩展视场,让您能够从每个不同的角度来采集目标对象的图像。但是,一台ToF相机的光脉冲信号可能会干扰另一台相机的芯片,导致距离测量出错。

在使用Basler blaze-101相机时,您有多种选项可以最大限度地减少相机干扰,从而可靠地运行多台相机:

  • 通过以太网进行软件触发。您可以同步相机,使得永远不会有两台相机同时照亮场景,即逐一触发每台相机。
  • 使用精密时间协议(PTP)来同步时间。您可以配置相机,使它按照共用时钟来进行触发,而不是通过软件触发。这个时钟通过网络自动同步(PTP协议),可精确到微秒级别,因此能在触发序列中进行严格计时。
  • 使用Basler blaze的多相机功能。每台相机都可以选择略有不同的调制频率,这样就几乎不会产生干扰。您还可以组合使用上述方法。例如,您可以配置PTP,让所有相机都能同时触发,然后同时也使用多相机功能来最大限度地减少干扰。当目标对象处于运动状态时,我们推荐使用这种方法。

23.我可以在一个系统中同时使用2D和3D Basler相机吗?

可以,您可以在一台计算机上安装blaze SDK和pylon SDK。blaze SDK附带了多个应用示例;其中一个介绍的就是如何将blaze-101和ace相机组合使用。

24.用户必须下载符合GenICam标准的GenTL Producer才能操作Basler blaze相机。这项标准究竟是什么,为什么Basler会使用这个流程?

GenTL是GenICam的第三个模块。虽然GenApi和SFNC更偏向针对相机的设置,但GenTL可以调节图像数据的传输。GenTL是最新的模块。

25.所有这些高强度的处理过程都在哪里进行?在相机端还是主机上?需要采用哪种CPU/GPU组合?

这具体要看您使用哪一款特定的相机型号。例如,立体相机通常会在主机处理器上进行深度计算。Basler blaze-101相机则配备了功能非常强大的NXP(恩智浦)处理器,它可负责执行所有工作,因此对主机的要求相对较低。

26.Basler blaze支持机器人操作系统(ROS)吗?

支持,blaze SDK随附了适用于Linux的ROS驱动程序和应用示例。

27.当现场存在强反射的表面时,使用偏振滤光镜是否有帮助?

在这种情况下,您需要一个非常强劲的偏振光源。这对于ToF相机来说比较罕见。

28.相机如何管理散射光?

由于镜头内或镜头后面存在不需要的反射,因此会出现散射光。即使经过精心设计的设置也无法完全消除散射光。当明亮的表面非常靠近光源时,会快速将过多光线散射到镜头中,这可能会导致测量结果出错(测量距离过短)。在强度图像中,散射光会导致图像褪色,对比度较差。Basler blaze-101相机配备内置镜头,它针对ToF (Time-of-Flight)相机进行了优化,并可以尽可能减少散射光效应。如果情况允许,您还应该将场景中的镜面物体移走。

29.可以将相机安装在保护玻璃后面吗?

可以,但是您选用的玻璃必须能够尽量让波长为940 nm的光线通过。用作保护的玻璃不应产生反射。另外也请知悉,最新的blaze-101型号已获得IP67防护等级,因此可以防水防尘。

30.未来是否会计划销售采用高分辨率芯片的TOF相机?

目前,VGA分辨率是ToF相机可提供的最先进分辨率。但在整个产品生命周期中,我们会密切关注ToF芯片市场的创新成果。如果未来有新技术发布,我们也将适时考虑加入采用新芯片的相机型号。

您对Basler 3D相机有任何疑问吗?

请速与我们的Basler销售团队联系!他们将会乐意为您答疑解惑。

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