Basler blaze ToF 相機—常見問答集 (FAQ)

我們在這裡針對 ToF 相機常見的技術問題提供解答。

1.‌時差測距是什麼？

時差測距是一種距離測量法，測量光從光源抵達物體、再重回感光元件所需的時間，用於計算距離。

2.ToF 相機的測量有多準確？

視實際情況而定，ToF 相機的準確度可達數毫米。Basler 使用手冊附有圖解提供詳細的準確度測量資料。

3.Basler blaze 相機提供什麼解析度？

ToF 畫素設計複雜，因此 ToF 相機的解析度比現代 2D 相機低。Basler blaze-101 相機提供最先進的解析度：640 畫素（水平）x 480 畫素（垂直）。

4. Basler blaze-101 相機採用哪種感光元件？

Basler blaze 相機採用最新 ToF 專用 Sony DepthSense™ IMX556PLR 感光元件。

5. ToF 相機是否需要現場校正？

‌每台 ToF 相機都需要校正，以達適當的準確度。Basler blaze-101 相機在工廠經過預校正。感光元件不需要現場校正或重新校正。每台 blaze-101 相機皆已個別校正鏡頭失真、距離誤差及熱漂移補償，

但相機參數可根據場景和物體透過 blaze-101 API 進行配置。

6. ToF 相機適合哪些應用？

Basler ToF 相機廣泛用於各類應用，涵蓋物流、工廠自動化、機器人技術、AGV、農業、醫藥等領域。

7. ToF 相機的取像速度多快？

Basler blaze-101 相機的取像速度可達 30 fps。

8. 作業溫度對 ToF 相機的準確度有何影響？

光脈衝和快門速度嚴格要求‌精準，因此 ToF 相機對溫度變化保持靈敏。Basler blaze-101 搭載數個溫度感應器，用於對可能的訊號偏移個別校正補償。因此溫度對 blaze-101 相機的影響微乎其微。

9. 是否能換鏡頭或改買其他鏡頭的 ToF 相機？

ToF 相機是經過校正的系統。變更對焦、光圈或鏡頭會導致校正失效。再者，照明與鏡頭已針對波長及視野範圍調整到最協調的狀態。‌基於上述原因，我們不建議更改鏡頭。

10. 鏡頭有多大的 FOV？

‌FOV 視相機型號而定。Basler blaze-101 相機的視野範圍為 67° x 51° (H x V)。‌測量範圍之大，在 5 m 距離下約能涵蓋兩片歐規棧板或一輛小型車。

11. ToF 相機使用何種光源？

ToF 相機一般使用 LED 或雷射二極管。Basler blaze-101 相機採用四支 VCSEL 二極管做為光源。

12. ‌內建的二極管對眼部安全嗎？

‌我們非常重視眼部安全，嚴格要求產品做到不傷眼。

Basler blaze-101 根據 EN/IEC 60825-1:2014 Edition 3 歸類為第一級雷射產品。‌此分類意指在所有正常使用、可合理預見的情況下，相機不傷眼。Basler blaze 透過技術安全要素確保會觸及人體的光放射—例如經由電源控制（電子安全電路）、光學擴散片及照明玻璃蓋放射的光—不超過安全範圍。‌我們的品質管理辦法規定組裝後進行100%測試，藉此保證功能正常。

13. ToF 相機的光譜是哪種波長？

原則上只要照明與感光元件於同一光譜運作，任何波長對 ToF 相機都可行。而實際上近紅外線較佳，因為光電效應在此範圍發揮最大作用，與此同時，人們看不見這樣的光線，所以不受影響。

Basler blaze-101 相機的運作光譜為 940nm 波長。940nm ToF 相機與 850nm 相機在比較上有一點非常重要，由於人眼完全看不見 940nm，因此如果光會照到人的臉部或相機位置靠近人，此波長是較好的選擇。人眼對 850nm 敏感度極低，但仍看得見此波長的光，尤其是在黑暗的環境裡。‌這樣的情況可能令人不舒服及／或感到困惑。

14. ToF 相機的調頻是多少？

ToF 相機的調頻一般介於 10 與 100 MHz。

在預設模式中 (20 fps)，Basler blaze-101 相機以兩種不同的頻率運作：15 MHz 和 100 MHz。在快速相機模式中 (30 fps)，調頻運作為 15 MHz 用於長距離，100 MHz 用於短距離。

15. ‌我能自行設定相機的調頻嗎？如果我想達到 15 m，能否設定為 10 MHz？

相機經過工廠校正，性能在 15 MHz 與 100 MHz 兩種調頻下達到最佳化，因此無法變更。

16. ToF 相機也能用於戶外應用嗎？

‌環境光對距離測量沒有助益。‌事實上，環境光會使感光元件充斥來自隨機方向、與距離無關的光子，因此必須視為噪訊源。

Basler blaze-101 相機能在日光下運作。940 nm ToF 相機比 850 nm ToF 相機更具日光穩健性，原因是陽光在 940 nm 波長時大氣層會大量吸收。‌此外，出於效率考量，現代人造光源不會發出 NIR 光。‌相關詳情請查閱使用手冊。

17. 就室內使用而言，在 940 nm 下運作的 ToF 相機 (Basler blaze) 是否不如在 850 nm 下運作的 ToF 相機合適？

一般感光元件的光電效率 (QE) 的確是在 850 nm 時高於在 940 nm 時。然而在最大允許曝光量方面，940 nm 相機所允許的光源輸出是 850 nm 相機的 1.5 倍。這大幅彌補了光電效率的不足之處。‌再者，相機照明特性、環境光及感光元件特性（例如動態範圍）也都必須列入考量。ToF 相機用於室內時，我們建議統一 DC 光源，例如高品質 LED。

18. Basler ToF 相機是否支援 GigE Vision 介面標準？

Basler blaze-101 符合 GigE Vision 標準。然而，若您想完整存取四種串流格式（點雲、範圍圖、強度圖、confidence map）並使用所有可用功能，我們非常推薦與 Basler blaze SDK 一起提供的 Basler GenTL Producer。

19. ‌ToF 相機有什麼樣的保護等級？

‌如果 ToF 相機要安裝外殼，必須確保玻璃保護蓋不會干擾 ToF 測量。

Basler blaze-101 相機已屬保護等級 IP67，因此完全防塵，且能在深達 1m 的水中浸沒 30 分鐘。

20. ‌ToF 相機是否防撞抗震？

由於設計原理之故，ToF 相機基本上比結構光或雙目視覺相機堅固，後兩者必須保持精準的基線長度。

根據 EN60068，Basler blaze-101 相機防撞抗震。‌相機經由獨立機械測試實驗室進行特定的壓力測試。‌機械測試後，相機機身未呈現損傷，且影像在標準運作測試中正常顯示。相關測試詳情請查閱使用手冊。

21. ‌我想在戶外使用相機，並加上外殼保護。‌有哪些地方需要注意？‌ToF 相機可以直接用標準保護外殼嗎？

‌安裝保護外殼前首先要考慮冷卻作用無虞，也必須避免雜散光（鏡頭附近不能有外殼零件反光）。

‌保護玻璃必須在所需的波長內為半透明，必須品質良好無刮痕，而且不能反光。‌理想上鏡頭和 LED 各自有保護玻璃，不共用。

22. ‌我想在應用中部署多台 ToF 相機。

‌操作多台 ToF 相機可擴大視野範圍，從每個角度擷取物體影像。然而，這台 ToF 相機的光脈衝可能干擾到那台的感光元件，結果造成距離測量失誤。

以 Basler blaze-101 相機來說，有幾個辦法能儘量減少相機干擾，達到可靠的多相機運作：

• 1. 使用乙太網路軟體觸發。‌透過相機同步不讓兩台相機同時照射同一場景。輪流觸發相機。
• 2. 利用《精準時間協定》(PTP) 同步時間。如果不透過軟體觸發 (1.)，也可以配置相機，讓相機根據共用時鐘自行觸發。‌此共用時鐘透過網路自動同步（PTP 協定），精準度可達微秒，使觸發序列時間緊湊。
• 3. 運用 Basler blaze 多相機功能。‌每台相機選擇稍有不同的調頻，讓干擾降至最低。

‌上述方法可合併使用。‌例如一方面配置 PTP，精確同時觸發所有相機，另一方面也使用多相機功能儘量減少干擾。‌這方法建議用於擷取移動中的物體。

23. 可以在同一系統中使用 2D 與 3D Basler 相機嗎？

可以，blaze SDK 和 pylon SDK 可安裝於同一台電腦。blaze SDK 附有範例，包括說明如何結合 blaze-101 與 ace 相機使用。

24. 如果要操作 Basler blaze 相機，我必須下載符合 GenICam 標準的 GenTL Producer。‌該標準究竟是什麼？Basler 為何使用此程序？

GenTL 是 GenICam 第三個模組。GenApi 與 SFNC 偏重相機設定，GenTL 則是調節影像資料傳輸。GenTL 為最新模組。

25. ‌這些密集處理在哪裡進行？‌在相機或主機？需要哪種 CPU/GPU 組合？

視所用的相機型號而定。‌例如，雙目視覺相機通常會將深度計算載入主機處理器。Basler blaze-101 相機搭載強大的 NXP 處理器負責所有工作，因此主機性能要求相對較低。

26. Basler blaze 是否支援 ROS？

是，blaze SDK 附有 Linux 下的 ROS 驅動程式及範例程式。

27. ‌相機用於高度反光的表面時，借助偏光鏡是否有用？

‌這樣的設置需要特別強的偏振光源。這對 ToF 相機並非常態。

28. ‌貴公司的相機如何處理雜散光？

‌雜散光的成因是鏡頭內或後方有多餘的反光。‌再精心設計的設置都無法完全消除雜散光。‌如果有發亮的表面非常靠近光源，很快便會有過多的光散射進入鏡頭。‌這可能造成測量失誤（測量到的距離過短）。‌在強度圖中，雜散光導致影像白化、對比度欠佳。Basler blaze-101 相機的內建鏡頭為 ToF 相機經過最佳化，將雜散光的影響降至最低。另外，若有可能，移除場景內的反光物。

29. ‌相機可以加上玻璃保護嗎？

‌可以，但玻璃必須能讓 940nm 的光穿透。‌保護玻璃不能造成反光。另外也請知悉最新款的 blaze-101 屬於 IP67 保護等級，因此防塵、防潑水。

30. ‌貴公司是否有計畫銷售高解析度 ToF 感光元件？

‌目前 VGA 解析度對 ToF 相機已是最先進。但在產品完整的生命週期期間，我們密切觀察 ToF 感光元件市場有何創新，若有更新的感光元件，會在未來推出新款相機時考慮採用。