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Basler blaze Time-of-Flight-Kamera - Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Auf dieser Seite finden Sie Antworten auf einige der häufigsten technischen Fragen zur Basler blaze Kamera.

1. Was ist Time of Flight?

Time of Flight ist die Lichtlaufzeit-Methode zur Entfernungsmessung - die Zeit, die das Licht benötigt, um von der Lichtquelle zum Objekt zu gelangen und dann zum Sensor zurückzukehren, wird gemessen und zur Berechnung der Entfernung verwendet.

2. Wie genau ist die Messung einer ToF-Kamera?

ToF-Kameras sind auf wenige Millimeter genau, je nach Situation. Das Basler Benutzerhandbuch enthält eine Grafik mit detaillierten Angaben zur Messgenauigkeit.

3. Welche Auflösung bietet die Basler blaze Kamera?

ToF-Kameras haben aufgrund der Komplexität des ToF-Pixeldesigns geringere Auflösungen als moderne 2D-Kameras. Die Basler blaze-101 Kamera bietet eine zeitgemäße Auflösung von 640 Pixel (horizontal) x 480 Pixel (vertikal).

4. Welcher Sensor wird in der Basler blaze-101 Kamera verwendet?

Die Basler blaze Kamera verwendet den neuesten ToF-spezifischen Sony DepthSense™ IMX556PLR Sensor.

5. Muss eine ToF-Kamera im Feld kalibriert werden?

Jede ToF-Kamera muss kalibriert werden, um eine angemessene Genauigkeit zu erreichen. Die Basler blaze-101 Kamera wird ab Werk vorkalibriert ausgeliefert. Eine Kalibrierung oder Re-Kalibrierung des Sensors im Feld ist nicht notwendig. Jede blaze-101 Kamera verfügt über eine individuelle Kalibrierung zur Kompensation von Verzeichnungen, Messfehlern und thermischer Drift.

Sie können die Kameraparameter jedoch mit der blaze-101 API je nach Szene und Objekt weiter konfigurieren.

6. Welche Anwendungen sind für die ToF-Kamera geeignet?

Die Basler ToF-Kameras werden in einer Vielzahl von Anwendungen in den Bereichen Logistik, Fabrikautomation, Robotik, AGV, Landwirtschaft und Medizin eingesetzt.

7. Wie hoch ist die Framerate der ToF-Kameras?

Die Basler blaze-101 Kamera läuft mit bis zu 30 fps.

8. Wie wirkt sich die Betriebstemperatur auf die Genauigkeit einer ToF-Kamera aus?

Aufgrund der hohen Anforderungen an die Präzision von Lichtimpulsen und Verschlusszeiten sind ToF-Kameras empfindlich gegenüber Temperaturschwankungen. Die Basler blaze-101 verfügt über mehrere Temperatursensoren, die zur individuell kalibrierten Kompensation möglicher Signalverschiebungen eingesetzt werden. Somit ist der Einfluss der Temperatur auf eine blaze-101 Kamera vernachlässigbar.

9. Kann ich das Objektiv wechseln oder eine ToF-Kamera mit einem anderen Objektiv kaufen?

Eine ToF-Kamera ist ein kalibriertes System. Wenn Fokus, Blende oder Objektiv geändert werden, geht die Kalibrierung verloren. Außerdem sind Beleuchtung und Objektiv in Wellenlänge und Sichtfeld optimal aufeinander abgestimmt. Es ist also nicht ratsam, das Objektiv zu verändern.

10. Wie groß ist das FOV des Objektivs?

Es hängt vom Kameramodell ab. Das Sichtfeld der Basler blaze-101 Kamera beträgt 67° x 51° (H x V). Dieser große Messbereich kann etwa zwei Europaletten oder einen Kleinwagen in 5 m Entfernung abdecken.

11. Welche Art von Lichtquelle wird in ToF-Kameras verwendet?

ToF-Kameras verwenden typischerweise LED- oder Laserdioden. Die Basler blaze-101 Kamera verwendet vier VCSEL-Laserdioden als Lichtquelle.

12. Sind die eingebauten Laserdioden augensicher?

Augensicherheit ist uns sehr wichtig und wir stellen hohe Anforderungen an die Sicherheit unserer Produkte.

Die Basler blaze-101 ist als Laserprodukt der Klasse 1 gemäß EN/IEC 60825-1:2014 Edition 3 klassifiziert. Diese Klassifizierung bedeutet, dass die Kamera unter allen vorhersehbaren Bedingungen im normalen Gebrauch augensicher ist. Die Basler blaze enthält technische Sicherheitselemente, die sicherstellen, dass die zugänglichen Emissionen - z. B. über die elektrische Leistungssteuerung (elektronische Sicherheitsschaltung), den optischen Diffusor und das Deckglas der Beleuchtung - innerhalb sicherer Grenzen bleiben. Die korrekte Funktion wird durch Maßnahmen des Qualitätsmanagements gewährleistet, zu denen auch eine 100%-Prüfung nach der Montage gehört.

13. Was ist das Wellenlängenspektrum von ToF-Kameras?

Im Prinzip kann eine ToF-Kamera bei jeder Wellenlänge arbeiten, solange Beleuchtung und Sensor im gleichen Spektrum arbeiten. Aus praktischen Gründen werden Wellenlängen im nahen Infrarot bevorzugt, weil der photoelektrische Effekt in diesem Bereich gut funktioniert, Menschen aber nicht gestört werden, weil sie das Licht nicht wahrnehmen können.

Die Basler blaze-101 Kamera arbeitet mit einem Wellenlängenspektrum von 940nm. Beim Vergleich der 940nm ToF-Kameras mit den 850nm-Kameras ist es wichtig zu wissen, dass 940nm für den Menschen komplett unsichtbar ist, daher ist es die günstigere Wahl in Situationen, in denen es um die Beleuchtung des Gesichts einer Person oder den Einsatz in der Nähe von Menschen geht. Bei 850nm ist die Empfindlichkeit des menschlichen Auges sehr gering, aber 850nm-Licht kann immer noch gesehen werden, vor allem bei dunklen Bedingungen. Dies kann unangenehm und/oder verwirrend sein.

14. Wie hoch ist die Modulationsfrequenz der ToF-Kameras?

Eine typische Modulationsfrequenz für eine ToF-Kamera liegt zwischen 10 und 100Mhz.

Im Standardmodus (20 fps) arbeitet die Basler blaze-101 Kamera mit zwei verschiedenen Frequenzen: 15 MHz und 100 Mhz. Im schnellen Kameramodus (30 fps) beträgt die Modulationsfrequenz 15 MHz für den Fernbereich und 100 MHz für den Nahbereich.

15. Kann ich die Modulationsfrequenz der Kamera selbst einstellen? Wenn ich bis zu 15 m messen möchte, kann ich dann 10 MHz einstellen?

Die Leistung der Kamera ist für zwei Modulationsfrequenzen (15 MHz und 100 MHz) optimiert und werkseitig kalibriert, daher ist eine Änderung nicht möglich.

16. Kann ich eine ToF-Kamera auch für Außenanwendungen verwenden?

Umgebungslicht hilft nicht bei der Abstandsmessung. Vielmehr füllt es den Sensor mit Photonen aus zufälligen Richtungen, die nichts mit der Entfernung zu tun haben und somit als Rauschquelle betrachtet werden müssen.

Baslers blaze-101-Kamera funktioniert auch bei Tageslicht mit direkter Sonneneinstrahlung. Im Vergleich zu einer ToF-Kamera, die bei 850 nm arbeitet, ist eine ToF-Kamera, die bei 940 nm arbeitet, tageslichttauglicher, da bei dieser Wellenlänge das Sonnenlicht stark von der Atmosphäre absorbiert wird. Außerdem emittieren moderne Kunstlichtquellen aus Effizienzgründen kein NIR-Licht. Details entnehmen Sie bitte dem Benutzerhandbuch.

17. Ist eine ToF-Kamera, die bei 940nm (Basler blaze) arbeitet, für den Einsatz in Innenräumen weniger geeignet als eine ToF-Kamera, die bei 850 nm arbeitet?

Die Quanteneffizienz (QE) eines typischen Sensors bei 850 nm ist tatsächlich höher als bei 940 nm. Die maximal zulässige Lichtexposition bei 940 nm erlaubt jedoch eine 1,5-fach höhere Lichtleistung für Kameras, die bei 940 nm arbeiten. Dadurch werden die Nachteile der QE weitgehend kompensiert. Darüber hinaus müssen auch die Eigenschaften der Kamera-Beleuchtung, das Umgebungslicht und andere Sensoreigenschaften wie der Dynamikbereich berücksichtigt werden. Für den Einsatz einer ToF-Kamera in Innenräumen empfehlen wir eine gleichmäßige DC-Beleuchtung, z. B. mit hochwertigen LEDs.

18. Unterstützt die Basler ToF-Kamera den GigE Vision-Schnittstellenstandard?

Die Basler blaze-101 ist mit dem GigE Vision Standard kompatibel. Wenn Sie jedoch auf alle vier Streaming-Formate (Punktwolke, Entfernungskarte, Intensitätsbild, Konfidenzkarte) zugreifen und den vollen Funktionsumfang nutzen möchten, empfehlen wir den Basler GenTL-Producer, der mit dem Basler blaze SDK geliefert wird.

19. Welche Schutzklasse hat die ToF-Kamera?

Die Basler blaze-101 Kamera ist bereits in Schutzklasse IP67 eingestuft; sie ist also komplett staubdicht und kann 30 Minuten lang in Wasser bis zu einer Tiefe von 1 m getaucht werden.

Wenn Sie eine ToF-Kamera in ein externes Gehäuse einsetzen, müssen Sie sicherstellen, dass das Schutzglas der Abdeckung die ToF-Messung nicht beeinträchtigt.

20. Können Vibrationen und Erschütterungen ToF-Kameras beeinträchtigen?

ToF-Kameras sind aufgrund ihres Konstruktionsprinzips grundsätzlich robuster als Strukturierte-Licht- oder Stereokameras, die eine präzise Basislänge einhalten müssen.

Die Basler blaze-101 Kamera ist schock- und vibrationsfest gemäß EN60068. Die Kameras wurden einem unabhängigen mechanischen Prüflabor vorgelegt und spezifischen Belastungstests unterzogen. Nach den mechanischen Tests wiesen die Kameras keine erkennbaren physischen Schäden auf und lieferten während der Standard-Betriebstests normale Bilder. Details zu den Tests entnehmen Sie bitte dem Benutzerhandbuch.

21. Ich möchte die Kamera im Außenbereich einsetzen und sie in ein Gehäuse einbauen. Welche Faktoren müssen dabei besonders berücksichtigt werden? Kann ich die ToF-Kamera einfach in ein Standard-Schutzgehäuse einbauen?

Vor dem Einbau in ein Schutzgehäuse ist in erster Linie die Kühlung zu beachten, sowie die Vermeidung von Streulicht (keine reflektierenden Gehäuseteile in der Nähe des Objektivs).

Das Schutzglas muss in der geforderten Wellenlänge lichtdurchlässig sein, muss qualitativ hochwertig sein und darf keine Kratzer und Reflexionen verursachen. Idealerweise werden die Linse und die LEDs mit separaten Schutzgläsern versehen.

22. Ich würde gerne mehrere ToF-Kameras in meiner Anwendung einsetzen.

Der Betrieb mehrerer ToF-Kameras erweitert Ihr Sichtfeld und ermöglicht es Ihnen, Objekte aus jedem Winkel zu erfassen. Allerdings kann der Lichtimpuls einer ToF-Kamera den Sensor einer zweiten Kamera stören, was zu falschen Abstandsmessungen führt.

Im Falle der Basler-Kamera blaze-101 haben Sie mehrere Möglichkeiten, die Kamerastörungen für einen zuverlässigen Multi-Kamera-Betrieb zu minimieren:

  • Verwenden Sie den Software-Trigger über Ethernet. Sie können die Kameras so synchronisieren, dass nie zwei Kameras gleichzeitig die Szene ausleuchten. Triggern Sie eine Kamera nach der anderen.
  • Verwenden Sie das Precision Time Protocol (PTP), um die Zeit zu synchronisieren. Anstatt den Trigger per Software auszulösen (1.), können Sie die Kameras so konfigurieren, dass sie sich selbst auf Basis einer gemeinsamen Uhr triggern. Diese Uhr wird über das Netzwerk automatisch synchronisiert (PTP-Protokoll), und zwar bis auf eine Mikrosekunde genau, was ein sehr enges Timing in der Trigger-Sequenz ermöglicht.
  • Verwenden Sie die Multi-Kamera-Funktion der Basler blaze. Wählen Sie für jede Kamera eine leicht unterschiedliche Modulationsfrequenz, wodurch nahezu keine Interferenzen entstehen.

Sie können die Methoden auch kombinieren. Sie können z. B. PTP so konfigurieren, dass alle Kameras genau zur gleichen Zeit auslösen, aber auch die Multi-Kamera-Funktion verwenden, um die Interferenzen zu minimieren. Dies ist die empfohlene Methode, um Objekte in Bewegung zu erfassen.

23. Kann ich eine 2D- und eine 3D-Basler-Kamera in einem System verwenden?

Ja, Sie können das blaze SDK und das pylon SDK auf einem Computer installieren. Das blaze SDK wird mit Code-Beispielen geliefert; eines zeigt die Verwendung einer blaze-101 und einer ace Kamera in Kombination.

24. Ich muss einen GenTL Producer herunterladen, der dem GenICam-Standard entspricht, um die Basler blaze Kamera zu betreiben. Was genau ist dieser Standard und warum verwendet Basler dieses Verfahren?

GenTL ist das dritte Modul von GenICam. Während GenApi und SFNC eher auf die Einstellungen der Kamera ausgerichtet sind, regelt GenTL den Transport der Bilddaten. GenTL ist das neueste Modul.

25. Wo findet all diese intensive Verarbeitung statt? Auf der Kamera oder auf dem Host? Welche Art von CPU/GPU-Kombination benötigen Sie?

Das hängt von dem spezifischen Kameramodell ab, das Sie verwenden. Zum Beispiel belasten Stereokameras oft den Host-Prozessor mit der Tiefenberechnung. Die Basler blaze-101 Kamera hat einen sehr leistungsfähigen NXP-Prozessor, der die gesamte Arbeit erledigt, so dass die Anforderungen an den Host relativ gering sind.

26. Unterstützt die Basler blaze ROS?

Ja, das blaze SDK kommt mit einem Treiber und Beispielprogramm für ROS unter Linux.

27. Hilft die Verwendung von Polarisationsfiltern bei der Arbeit mit stark reflektierenden Oberflächen?

Für diesen Aufbau würden Sie eine besonders starke, polarisierte Lichtquelle benötigen. Dies ist für ToF-Kameras ungewöhnlich.

28. Wie geht Ihre Kamera mit Streulicht um?

Streulicht entsteht durch unerwünschte Reflexionen im oder hinter dem Objektiv. Selbst bei der sorgfältigsten Einrichtung kann Streulicht nicht vollständig eliminiert werden. Helle Oberflächen, die sich sehr nahe an der Lichtquelle befinden, streuen schnell zu viel Licht in das Objektiv. Dies kann zu Messfehlern führen (zu geringer Messabstand). Im Intensitätsbild führt das Streulicht zu einem verwaschenen Bild mit schlechtem Kontrast. Die Basler blaze-101 Kamera hat ein eingebautes Objektiv, das für Time-of-Flight-Kameras optimiert ist und Streulichteffekte so weit wie möglich reduziert. Außerdem sollten Sie, wenn möglich, spiegelnde Objekte aus der Szene entfernen.

29. Ist es möglich, die Kamera hinter einem Schutzglas zu installieren?

Es ist möglich, aber Sie müssen ein Schutzglas wählen, das möglichst transparent für 940nm Licht ist. Das Schutzglas darf keine Reflektionen verursachen. Bitte beachten Sie auch, dass das neueste Modell blaze-101 der Schutzklasse IP67 entspricht, also spritzwasser- und staubgeschützt ist.

30. Haben Sie vor, hochauflösende Versionen dieses TOF-Sensors zu verkaufen?

Derzeit ist die VGA-Auflösung der Stand der Technik für ToF-Kameras. Aber über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg beobachten wir Innovationen auf dem ToF-Sensormarkt sehr genau, und neuere Sensormodelle werden für zukünftige Kameramodelle berücksichtigt, sobald sie auf den Markt kommen.

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