Time-of-Flight (ToF)-Sensoren sind eine faszinierende Technologie, die in verschiedenen Bereichen für Messaufgaben eingesetzt wird. In diesem Blog-Beitrag werden wir das Innenleben von ToF-Sensoren erforschen und wie sie eine breite Palette von Anwendungen ermöglichen.

Image 1: Illustration einer RGB Kamera Outputs vs. TOF Kamera Outputs.

Ein ToF-Sensor ist so konzipiert, dass er die Zeit misst, die das Licht braucht, um vom Sensor zu einem Objekt und zurück zu gelangen. Diese Zeitmessung wird dann verwendet, um die Entfernung zwischen dem Sensor und dem Objekt zu berechnen. Und so funktioniert’s:

• Aussendung von Lichtimpulsen: ToF-Sensoren senden kurze Lichtimpulse im Infrarotbereich (850/940 nm) in Richtung des Zielobjekts aus.
• Lichtreflexion: Wenn diese Pulse auf das Objekt treffen, werden sie zum Sensor zurückgeworfen.
• Zeitmessung: Der Sensor misst präzise die Zeit, die die Lichtimpulse für den Weg zum Objekt und zurück benötigen.
• Berechnung der Entfernung: Anhand der Lichtgeschwindigkeit und der gemessenen Zeit berechnet der Sensor die Entfernung zum Objekt.

Dies geschieht für eine ganze 2D-Anordnung von Pixeln, was zu einer Tiefenkarte führt, d. h. zu einem Bild, das anstelle von Helligkeits Informationen für jedes Pixel Tiefeninformationen enthält.

ToF-Sensoren werden in verschiedenen Anwendungen der industriellen Automatisierung eingesetzt. Im Bereich der maschinellen Bildverarbeitung werden sie beispielsweise zur Erkennung von Hindernissen (z. B. in der Robotik) oder zur Autofokussierung von Kameras eingesetzt. Darüber hinaus werden sie auch in der klassischen Qualitätskontrolle eingesetzt, z. B. bei der Oberflächenprüfung, wenn die Geometrie eine Rolle spielt.

Einige Vorteile von ToF-Sensoren sind:

• Schnell und genau: Sie liefern Entfernungsmessungen in Echtzeit mit hoher Genauigkeit.
• Leistung bei wenig Licht: ToF-Sensoren arbeiten auch bei schlechten Lichtverhältnissen gut.
• Berührungslos: Sie erfordern keinen physischen Kontakt mit Objekten und sind daher für verschiedene Anwendungen geeignet.
• Bilder als Ausgabe: Sie erzeugen Bilder als Ausgabe, die mit Standard-Bildalgorithmen verarbeitet werden können, z. B. mit denen unserer preML CVC Inspect Software.

Typische Herausforderungen sind jedoch, dass ToF-Sensoren durch das Umgebungslicht beeinträchtigt werden können und dass sie mit stark reflektierenden oder transparenten Oberflächen Probleme haben können. Außerdem kann ihre Genauigkeit bei großen Entfernungen abnehmen.

Bei Bildverarbeitungsprojekten vergleichen wir ToF immer mit anderen 3D-Bildgebungstechnologien wie strukturiertem Licht, Stereobildgebung und Laserprofilscanning.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass TOF Sensoren bemerkenswerte Geräte sind und ihre Fähigkeit, Entfernungen mit Lichtgeschwindigkeit zu messen, spannende Möglichkeiten für die Automatisierung eröffnet hat.

Wenn Sie den Einsatz von ToF-Sensoren in Ihrem Projekt oder Ihrer Anwendung in Betracht ziehen, ist das Verständnis ihrer Funktionsprinzipien ein wichtiger erster Schritt. Informieren Sie sich weiter oder fordern Sie eine Machbarkeitsprüfung bei uns an, um herauszufinden, wie ToF-Sensoren Ihre spezifischen Anforderungen erfüllen könnten.

Cheers!

David

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