Времяпролетная камера Basler blaze — вопросы и ответы

На этой странице вы найдете ответы на некоторые из наиболее распространенных технических вопросов, касающихся камеры Basler blaze.

1. Что такое времяпролетная технология?

Времяпролетный (от англ. Time-of-Flight или сокращенно ToF) метод используется для измерения расстояния до объекта на основе времени, за которое свет покрывает расстояние от источника света до объекта и обратно до сенсора.

2. Насколько точны результаты измерений с помощью ToF-камеры?

Погрешность измерения времяпролетной камеры составляет не более нескольких миллиметров, в зависимости от ситуации. В руководстве пользователя приведен график с подробными данными о погрешности измерений.

3. Какое разрешение предлагает камера Basler blaze?

Времяпролетные камеры имеют более низкое разрешение, чем современные 2D-камеры ввиду сложности конструкции пикселей ToF-матрицы. Камера Basler blaze-101 предлагает самое высокое разрешение 640 пикселей (по горизонтали) x 480 пикселей (по вертикали).

4. Каким сенсором оснащается камера Basler blaze-101?

Камера Basler blaze оснащена самым современным сенсором Sony DepthSense™ IMX556PLR, специально разработанным для времяпролетных камер.

5. Нужно ли калибровать ToF-камеру в полевых условиях?

Каждая времяпролетная камера должна быть откалибрована для обеспечения приемлемой погрешности. Камера Basler blaze-101 поставляется предварительно откалиброванной в заводских условиях. Калибровка или повторная калибровка сенсора в полевых условиях не требуется. Каждая камера blaze-101 калибруется индивидуально с учетом дисторсии объектива, ошибки в определении расстояния и компенсации теплового дрейфа.

Тем не менее у вас есть возможность дополнительно настроить параметры камеры с использованием API blaze-101 в зависимости от условий съемки и характеристик объекта.

6. Какие задачи может решать ToF-камера ?

Времяпролетные камеры Basler находят применение в самых различных областях, включая логистику, автоматизацию производства, робототехнику, робокары (АСТ), сельскохозяйственный сектор и медицину.

7. Какую частоту кадров обеспечивают ToF-камеры?

Камера Basler blaze-101 ведет съемку со скоростью до 30 кадр/с.

8. Как рабочая температура влияет на точность ToF-камеры?

Из-за высоких требований к точности световых импульсов и скорости срабатывания затвора, ToF-камеры чувствительны к колебаниям температуры. Basler blaze-101 оснащена несколькими датчиками температуры, показания которых используются для расчета индивидуальной компенсации возможного смещения сигнала. В связи с этим влияние температуры на камеру Blaze-101 незначительно.

9. Можно ли заменить объектив или купить ToF-камеру с другим объективом?

Времяпролетная камера представляет собой откалиброванную систему. Если изменить фокус или значение диафрагмы либо заменить объектив, калибровка собьется. Кроме того, освещение и объектив оптимально подобраны с точки зрения длины волны и угла обзора. В связи с этим замена объектива не рекомендуется.

10. Каков угол обзора объектива?

Угол обзора зависит от модели камеры. Угол обзора камеры Basler blaze-101 составляет 67" х 51" (Г x В). Такой широкий диапазон измерения охватывает примерно два европоддона или небольшой автомобиль с расстояния 5 м.

11. Каким источником света оснащаются ToF-камеры?

Во времяпролетных камерах обычно используются светодиоды или лазерные диоды. Камера Basler blaze-101 оснащена четырьмя лазерными диодами VCSEL, которые используются в качестве источника света.

12. Встроенные лазерные диоды безопасны для глаз?

Безопасность глаз очень важна для нас, и мы уделяем огромное внимание безопасности нашей продукции.

Камера Basler blaze-101 классифицируется как лазерная аппаратура класса 1 в соответствии с EN/IEC 60825-1:2014 Edition 3. Эта категория означает, что камера безопасна для глаз во всех разумно предсказуемых условиях нормальной эксплуатации. Basler blaze оснащена средствами технической безопасности, включая блок управления электропитанием (электронный предохранитель), оптический рассеиватель и стеклянную панель на источнике света, которые гарантируют, что характеристики излучаемого света находятся в безопасных пределах. Корректное функционирование обеспечивается мерами по управлению качеством, которые предусматривают полный комплекс испытаний после сборки.

13. В каком диапазоне длин волн работают ToF-камеры?

В принципе, времяпролетная камера может работать на любой длине волны, при условии, что источник света и сенсор принадлежат к одному диапазону. По практическим соображениям предпочитаемым является ближний инфракрасный диапазон, поскольку фотоэффект в этом диапазоне возникает, однако людей не беспокоит испускаемый камерой свет, потому что он не воспринимается глазом.

Камера Basler blaze-101 работает на волнах длиной 940 нм. При сравнении времяпролетных камер с характеристиками длины волны 940 нм и 850 нм важно понимать, что волны с длиной 940 нм полностью невидимы для человека, в связи с чем такие камеры более предпочтительны в ситуациях, когда испускаемый свет может попадать на лицо человека или система работает в присутствии людей. Чувствительность человеческого глаза очень низка к волнам с длиной 850 нм, однако свет с длиной волны 850 нм можно увидеть, особенно в темноте. Это может вызывать неудобство и/или дискомфорт.

14. Какова частота модуляции ToF-камер?

Типичная частота модуляции времяпролетной камеры составляет от 10 до 100 МГц.

В стандартном режиме (20 кадр/с) камера Basler blaze-101 работает на двух разных частотах: 15 МГц и 100 МГц. В режиме быстрой съемки (30 кадр/с) частота модуляции составляет 15 МГц для дальних расстояний и 100 МГц для ближних расстояний.

15. Возможно ли самостоятельно установить частоту модуляции камеры? Если расстояние до объекта съемки составляет не более 15 м, можно ли выбрать 10 МГц?

Камера оптимизирована с учетом производительности на двух частотах модуляции (15 МГц и 100 МГц) и прошла калибровку на заводе, поэтому изменить этот параметр невозможно.

16. ToF-камеру можно использовать вне помещений?

Окружающий свет не способствует измерению расстояния. Напротив, он заполняет сенсор фотонами со всех случайных направлений, не имеющих отношения к расстоянию до объекта съемки, и поэтому должен рассматриваться как источник шумов.

Однако камера Basler blaze-101 пригодна для работы при солнечном свете. По сравнению с времяпролетной камерой, работающей на длине волны 850 нм, камера с длиной волны 940 нм больше приспособлена для работы при дневном освещении, поскольку солнечный свет в этом диапазоне преимущественно поглощается атмосферой. Кроме того, современные искусственные источники света не излучают свет в ближнем ИК-диапазоне по соображениям эффективности. Подробная информация приведена в руководстве пользователя.

17. ToF-камера с длиной волны 940 нм (Basler blaze) менее пригодна для использования в помещении, чем ToF-камера с длиной волны 850 нм?

Квантовая эффективность (КЭ) типичного сенсора, настроенного на источник света с длиной волны 850 нм, действительно выше, чем у сенсора 940 нм. Тем не менее максимально допустимая экспозиция при длине волны 940 нм предусматривает в 1,5 раза более высокую светоотдачу для камер, работающих в диапазоне 940 нм. Это в значительной степени компенсирует недостаточно высокую КЭ. Кроме того, необходимо учитывать характеристики источника света камеры, окружающий свет и другие характеристики сенсора, такие как динамический диапазон. В случае эксплуатации времяпролетной камеры в помещении рекомендуется использовать источник света постоянного тока, например высококачественное светодиодное освещение.

18. ToF-камера Basler поддерживает стандарт интерфейса GigE Vision?

Basler blaze-101 совместима со стандартом GigE Vision. Однако, если нужна потоковая передача данных всех четырех форматов (плотное множество точек, карта глубин, профиль яркости и таблица точности) и требуется использовать весь спектр доступных функций, настоятельно рекомендуется использовать Basler GenTL Producer, предоставляемый в Basler blaze SDK.

19. Какую степень защиты предлагает ToF-камера?

Если требуется поместить времяпролетную камеру во внешний корпус, убедитесь, что защитное стекло не мешает измерению с помощью времяпролетного метода.

Камера Basler blaze-101 уже предлагает класс защиты IP67, т. е. является полностью пыленепроницаемой и выдерживает погружение в воду на глубину до 1 м в течение 30 минут.

20. ToF-камера является ударопрочной и устойчивой к вибрациям?

Благодаря особенностям своей конструкции, времяпролетные камеры принципиально более надежны, чем камеры со сканером структурированного света или стереокамеры, которые должны поддерживать точную базовую длину.

Камера Basler blaze-101 является ударопрочной и устойчивой к вибрациям в соответствии с требованиями EN60068. Камеры были переданы в независимую лабораторию механических испытаний и подвергнуты особым стресс-тестам. После механических испытаний в камерах не были обнаружены физические повреждения, и во время стандартных эксплуатационных испытаний с их помощью были получены нормальные изображения. Подробная информация об испытаниях приведена в руководстве пользователя.

21. Требуется использовать камеру вне помещения и установить ее в корпусе. Каким факторам требуется уделить особое внимание? Можно просто поместить ToF-камеру в стандартный защитный корпус?

Основным фактором, который необходимо предусмотреть перед установкой камеры в защитный корпус, является охлаждение. Кроме того, необходимо предотвратить появление «паразитного» света (на корпусе рядом с объективом не должно быть светоотражающих компонентов).

Защитное стекло должно пропускать свет требуемой длины волны, быть высококачественным, без царапин и не должно быть светоотражающим. В идеале объектив и светодиоды должны быть закрыты отдельными защитными стеклами.

22. Можно использовать несколько ToF-камер в системе?

При использовании нескольких времяпролетных камер увеличивается угол обзора, что позволяет вести съемку объекта со всех сторон. Однако световой импульс одной камеры может попасть на сенсор второй камеры, что приведет к ложному измерению расстояний.

В случае с Basler blaze-101 существует несколько вариантов сведения к минимуму помех и надежной работы нескольких камер в системе:

• Используйте программный триггер с передачей сигнала по Ethernet. Можно синхронизировать камеры таким образом, чтобы две камеры снимали объект одновременно. Настройте срабатывание камеры по одной.
• Используйте протокол PTP (Precision Time Protocol) для синхронизации времени срабатывания. Вместо отправки сигнала триггера с помощью программного обеспечения (1.), можно настроить камеры на срабатывание по общему тактовому сигналу, подаваему генератором тактовой частоты. Генератор тактовой частоты синхронизируется по сети автоматически (протокол PTP) с точностью до микросекунды, что позволяет настроить чрезвычайно близкую по времени последовательность сигналов триггеров.
• Используйте функцию работы нескольких камер Basler blaze. Для каждой камеры выберите свою частоту модуляции, немного отличающуюся от других, что практически не вызовет помех.
• Также можно объединить эти методы. Например, можно настроить PTP так, чтобы все камеры срабатывали точно в одно и то же время, но при этом использовать функцию работы нескольких камер, чтобы свести к минимуму помехи. Это рекомендуемый метод для съемки движущихся объектов.

23. Можно использовать 2D- и 3D-камеру Basler в одной системе?

Да, можно установить SDK blaze и SDK pylon на одном компьютере. SDK blaze поставляется с примерами программного кода, и в одном из них показан случай совместного использования камер blaze-101 ace.

24. Мне необходимо скачать GenTL Producer, совместимый со стандартом GenICam для работы камеры Basler blaze. Что это за стандарт и почему Basler использует этот процесс?

GenTL представляет собой третий модуль GenICam. GenApi и SFNC больше ориентированы на настройки камеры, тогда как GenTL регулирует передачу данных изображения. GenTL является последним модулем.

25. Где осуществляется эта интенсивная обработка данных? На стороне камеры или управляющей системы? Какой центральный и графический процессор необходимы?

Это зависит от конкретной модели камеры. Например, стереокамеры часто вызывают загрузку процессора управляющей системы при расчете глубин. Камера Basler blaze-101 оснащена высокопроизводительным процессором NXP, который выполняет всю работу, поэтому требования к управляющей системе относительно невысоки.

26. Basler blaze поддерживает ROS?

Да, SDK blaze поставляется с драйвером и примером программного кода для ROS под Linux.

27. Использование поляризационных фильтров помогает при работе с сильными отражающими поверхностями?

В этом случае вам понадобится источник особенно яркого поляризованного света. Это необычно для ToF-камер.

28. Как времяпролетная камера справляется с рассеянным светом?

Рассеянный свет возникает в результате нежелательного отражения луча света внутри объектива или за ним. Даже в случае тщательного проектирования системы невозможно полностью исключить рассеянный свет. Блестящие поверхности, расположенные поблизости от источника света, быстро создают слишком много рассеянного света, который попадает в объектив. Это может привести к ошибкам измерения (слишком короткое измеренное расстояние). В профиле интенсивности рассеянный свет может стать причиной размытия изображения и его низкой контрастности. Камера Basler blaze-101 имеет встроенный объектив, который оптимизирован для времяпролетных камер и максимально снижает воздействие рассеянного света. Также по возможности следует удалить все объекты с отражающими поверхностями с места съемки.

29. Можно ли установить камеру за защитным стеклом?

Это возможно, однако необходимо выбрать защитное стекло, которое будет максимально пропускать свет с длиной волны 940 нм. Защитное стекло также не должно быть светоотражающим. Также учитывайте, что последняя модель blaze-101 предлагает класс защиты IP67, поэтому она устойчива к брызгам воды и пыли.

30. У Basler есть план по вводу в ассортимент камер с ToF-сенсором высокого разрешения?

В настоящее время разрешение VGA является самым высоким для ToF-камер. Тем не менее на протяжении всего жизненного цикла продукции мы пристально изучаем инновации на рынке ToF-сенсоров, и новые модели сенсоров будут учитываться при выпуске будущих моделей камер.