Время летать: технология 3D-визуализации
16.09.2019106

Американская компания Analog Devices представляет программно-аппаратную платформу для 3D-визуализации с помощью времяпролетной технологии (Time of Flight или ToF).

Время летать: технология 3D-визуализации

Трехмерная времяпролетная камера – разновидность несканирующего лидара (устройство для обнаружения, идентификации и определения дальности с помощью света). Устройство генерирует мощные оптические импульсы длительностью несколько наносекунд и по времени возвращения (пролета) отраженного от объекта светового сигнала определяет расстояние до него (на основе стабильной величины скорости света) с высокой точностью.

Камера в грубом приближении состоит из генератора импульсов (источника лазерного или светового излучения), приемника (матрица из светочувствительных сенсоров), и блока обработки.

Технология ToF не нова, но ее развитие в 2000-е годы сдерживалось недостаточной вычислительной мощностью микроконтроллеров для обработки сигналов с сенсоров светочувствительной матрицы.

Современный уровень развития компонентной базы позволяет реализовывать системы трехмерной съемки, в которых совмещены определение глубины (расстояния до объекта), яркости и даже цвета объекта.

Analog Devices предлагает самые передовые в отрасли продукты и решения для расширения возможностей систем 3D ToF, в том числе элементы обработки, драйверы лазеров и компоненты управления питанием, а также отладочные платы, программное и аппаратное обеспечение, способствующие быстрой реализации решений 3D ToF. Кроме того, Analog Devices предлагает модули от партнеров – сторонних разработчиков.

Основные преимущества решений 3D ToF от Analog Devices:

Встраиваемый процессор

Система ToF от Analog Devices представляет собой независимую систему определения глубины съемки,не требующую наличия дополнительного (стороннего) прикладного процессора для обработки выходных данных ToF-датчика. Это облегчает нагрузку на основной процессор, позволяя ему работать с задачами, связанными с самим приложением.

Одновременная работа нескольких систем

Разработанный в Analog Devices запатентованный алгоритм подавления помех позволяет пользователям использовать несколько систем ToF в одной и той же среде без их влияния друг на друга. Для обеспечения работы различных систем ToF без помех, их не требуется связывать друг с другом.

Обнаружение объектов с высоким разрешением

Разработанная в Analog Devices система ToF использует датчик с разрешением 640×480 пикселей, он обеспечивает в 4 раза более высокое разрешение, чем большинство представленных сегодня на рынке датчиков ToF. Это позволяет пользователям обнаруживать более мелкие и тонкие объекты, которые были бы невидимы для других датчиков ToF.

Работа вне помещений

Система ToF от Analog Devices может работать в условиях очень сильного солнечного света. Это позволяет использовать ее в различных областях применения, например, в БПЛА или автомобилях, которые эксплуатируются на открытом воздухе.

Основные отрасли применения 3D ToF:

Индустрия 4.0

Использование интеллектуальных датчиков, особенно датчиков глубины, становится все более распространенным явлением в производстве, транспортировке и логистике.

Эти технологии обнаружения начинают внедряться в промышленности, начиная с промышленных систем машинного зрения для контроля качества и заканчивая системами определения объема для управления имуществом и системами навигации для автономных производственных механизмов, при этом все чаще требуются системы с более высоким разрешением, которые предназначены для работы в жестких промышленных средах.

Системы безопасности и видеонаблюдения

Разработанная в ADI технология для определения глубины с высоким разрешением VGA предлагает значительные преимущества по сравнению с традиционными методами считывания двумерных изображений.

Высокое разрешение глубины облегчает идентификацию людей и объектов и обеспечивает гораздо более высокий уровень достоверности, что может быть использовано во многих областях применения, начиная с мониторинга входов/выходов в коммерческих/торговых заведениях (в рамках систем безопасности и наблюдения) и заканчивая обнаружением падающих или наносящих себе вред людей (для медицинских целей).

Автомобильная промышленность

Предполагается, что системы управления с помощью жестов, реализация которых стала возможной благодаря технологии 3D ToF, станут в автомобилях пользовательским интерфейсом следующего поколения, с помощью которого водитель сможет отвечать на входящие телефонные звонки, менять источник входного аудиосигнала или даже настраивать климат-контроль посредством простых жестов рук или пальцев.

Продукция Analog Devices, используемая в системах 3D ToF:

ADDI9036

Сигнальный процессор для ПЗС-камер ToF с программируемой синхронизацией и драйвером вертикальной развёртки

Основные области применения: процессор систем 3D ToF

ADP3634

Быстродействующий двухканальный драйвер полевых МОП-транзисторов на 4 А, неинвертирующие входные линии A/B, диапазон входного напряжения от 9,5 В до 18 В

Основные области применения: драйвер лазерного диода

ADP5071

Импульсный DC/DC стабилизатор на 2А/1,2А с независимыми выходами положительного и отрицательного напряжения

Основные области применения: источники питания ПЗС-камер и оптические модули

Инструменты для разработки, оценки и прототипирования 3D ToF:

Платформа разработки систем 3D ToF:

Analog Devices предлагает модульное решение ToF, созданное на стандартной платформе 96Boards, которое позволяет измерять пространственные параметры объектов по осям X, Y и Z.

  • Дальность работы: менее 6 метров
  • Поле зрения: 90° × 69,2°
  • Длина волны: 940 нм
  • Точность: ошибка 1-2,5%
  • Частота смены кадров: максимум 30 fps (кадров в секунду), стандартный показатель 10 fps
  • Разрешение: 640 × 480 точек
  • Несколько вариантов подключения к ПК (USB, Ethernet, WiFi)
  • Ориентированный на ToF-системы интерфейс прикладного программирования (API) для приложений управления системами и сбора данных
  • Поддерживаемые операционные системы: Linux, Windows, Mac
  • Полноценный программный фреймворк с открытым исходным кодом: оболочки для Matlab®, Python, RobotOS
  • Платформа позволяет разрабатывать программное обеспечение и алгоритмы, при этом можно оптимизировать аппаратную часть
  • Сеть сторонних разработчиков, с помощью которой можно изменить платформу для индивидуальных производственных потребностей

Также Analog Devices предлагает готовые модули времяпролетной камеры AD9375:

Особенности и характеристики:

  • Основан на сигнальной цепочке, включающей компоненты и технологии Analog Devices
  • Может выводить карту глубины и (версия 710) ToF-информацию + RGB-изображение (можно отключить)
  • Поле зрения 70° x 54°
  • Камера определения глубины поддерживает размер изображения до 640×480 точек при частоте 30 кадров в секунду
  • RGB-камера поддерживает размер изображения до 1920×1080 точек при частоте 30 кадров в секунду
  • Интерфейс USB 2.0
  • Поддерживаемые операционные системы: Android, Linux, Windows 7/8/10
  • Набор средств разработки Pico depth sensor SDK, примеры кода и инструменты (совместим с Open NI SDK)
  • Примеры прикладных алгоритмов, предоставляемых от Analog Devices на языке Python

vd-mais-professional-distributorЗа консультациями по поставкам новейших компонентов и систем обращайтесь в отдел электронных компонентов научно-производственной фирмы VD MAIS – официального дистрибьютора продукции Analog Devices и профессионального поставщика инновационных решений для высокотехнологичных отраслей промышленности Украины.

Спецификации

Видео