
什么是 3D 飞行时间?
大多数测量传感器用来在狭窄区域内的某个特定点寻找目标。不过,有些应用需要在更大的区域内找寻物体,例如检测运输车是否装满了各种形状的包裹,是否需要更换或测量整个托盘上物品的高度,以确保均匀装载和卸载。在这种情况下,比单点传感器更有效的解决方案是使用 3D 飞行时间(ToF)传感器测量整个空间。
邦纳传感器全球产品经理 Alex Novak 解释说:“3D 飞行时间属于光学测量。它将距离点制成网格,来创建 3D 点云信息,然后利用这些信息了解目标的不同情况。这些数据可用来执行计算,例如计算一个料箱中多个物品的体积。它可以报告观察区域的具体情况,比如传感器能看到的最大峰值高度。”
3D 飞行时间的工作原理
3D ToF 传感器的初始操作相当简单:光线从传感器发出,从目标反弹,然后返回到多像素成像器。
接下来的部分就比较复杂了。当光线返回传感器时,每个像素都会报告不同的距离测量点,因为它接收的是自己那部分发射光线。各像素的距离信息是通过测量各像素从发射光线到接收光线的往返时间确定的。结合各像素的距离信息,传感器就能为所见事物绘制出完整的三维图像。
3D 飞行时间与其他传感器技术有何区别
大多数其他光学传感器技术测量的是从单个小直径点返回的单一信号。由于只能测量很小的区域,因此这些传感器很难识别被测材料高度的峰值和谷值。Novak 表示:另一方面,3D ToF 传感器“将一个发光源与一种特殊类型的成像器结合在一起,并同时进行多次测距,因而能够通过单次光线发射事件构建和解读 3D 图像。” 换言之,3D ToF 装置可同时从大区域内的多个点采集数据,而其他传感器是从特定的小点采集测量数据。
为什么 3D 飞行时间更适合某些应用?
使用 3D ToF 时,用户可以获得比单点传感器更多的信息。Novak 指出:“利用这些额外的数据,用户可以对相关应用做出更明智的决定。它可以提供原本很难收集到的见解,比如跟踪在整个空间中占用的体积,而不是仅仅跟踪单个高度测量点。”
例如,3D ToF 传感器可以轻松准确地检测到上述运输车和托盘之间的差异。在运输车中,运输的不同形状、大小和方向的包装会形成不同的波峰、波谷和间隙。3D ToF 传感器可检测所收集的包装堆积时不可预测且不断变化的轮廓,无论其大小、角度或位置如何,它都能处理。同样,无论物品摆放在何处,都可以轻松监控托盘货物顶部是否有物品达到一定的堆垛高度。当整个区域的任何地方都达到装填水平和峰值高度时,操作员都能收到通知,而单点传感器可能无法捕捉到这些信息。
当需要对较宽区域进行精确的高度测量时,利用 3D 飞行时间技术可以解决许多很有难度的应用问题,但其他技术无法提供全貌。