Qu’est-ce qu’une caméra TOF ?
Une caméra à temps de vol (TOF) est une caméra qui visualise la distance d’un objet en mesurant le temps de vol de la lumière.
La lumière infrarouge est principalement utilisée pour mesurer la distance d’un objet. Le temps nécessaire à la lumière infrarouge irradiée pour revenir de l’objet est mesuré et la distance est calculée à partir de ce temps.
Alors qu’une caméra normale ne peut fournir que des informations bidimensionnelles sur un objet, l’image prise par une caméra TOF contient des informations sur la profondeur, ce qui permet d’obtenir des informations tridimensionnelles. La méthode d’acquisition d’informations au moyen d’images, comme avec les caméras, est appelée “3D-TOF”, tandis que la méthode consistant simplement à connaître les distances est appelée “1D-TOF”.
Utilisations des caméras TOF
Les caméras TOF ont un large éventail d’applications dans l’industrie, la médecine et d’autres domaines, notamment
1. Reconnaissance des personnes et des formes
Les caméras TOF sont utilisées pour la reconnaissance des personnes et des formes. Les caméras TOF peuvent être utilisées pour reconnaître les mouvements des patients dans les hôpitaux et aider à leur surveillance. Elles peuvent également être installées dans les magasins pour suivre les mouvements des personnes et peuvent être utilisées pour compter le nombre de personnes.
Les caméras TOF sont également utilisées dans l’automatisation des voitures. Pour éviter que les véhicules ne heurtent les piétons, les caméras TOF peuvent être utilisées pour détecter les piétons.
2. Détection d’objets et surveillance de sécurité
Les caméras TOF sont utilisées pour la détection d’objets et la surveillance de sécurité dans les usines et autres sites de production. Lorsqu’elles sont montées sur des robots industriels et des équipements de transport, les caméras TOF peuvent détecter l’intrusion d’objets.
Si les caméras TOF sont installées sur des presses, des robots et d’autres sources de danger, elles peuvent également être utilisées pour déterminer si l’objet qui s’approche est un objet transporté ou une personne. Lorsqu’elles sont utilisées pour observer des cultures agricoles, la mesure de la taille et de la forme peut être utilisée pour déterminer quand les cultures sont prêtes à être récoltées.
3. Utilisation dans les smartphones
Les capteurs d’images de distance basés sur la technologie TOF sont de plus en plus utilisés dans les smartphones, où ils peuvent capturer avec précision les mouvements physiques du joueur et les refléter dans les jeux, et on s’attend également à ce qu’ils soient utilisés dans la RV et la RA.
Ils permettent également de mesurer et d’afficher instantanément les dimensions d’un objet lors d’un achat ou d’une vente sur un site de commerce électronique. Par ailleurs, les caméras TOF sont également utilisées pour la fonction de reconnaissance faciale lors de la connexion à un smartphone.
La caméra TOF identifie la forme du visage pour permettre la fonction de reconnaissance faciale. Contrairement aux caméras ordinaires, une caméra TOF peut également empêcher l’usurpation d’identité, car elle reconnaît le visage du propriétaire comme une simple surface plane, même si une photographie du visage du propriétaire est utilisée.
Principe des caméras TOF
Une caméra TOF se compose principalement d’un objectif, d’un détecteur qui détecte la lumière et d’une source lumineuse qui se synchronise avec lui. La lumière de référence émise par la source lumineuse embarquée est réfléchie par l’objet et le temps mis par la lumière pour atteindre le détecteur (temps de vol) est mesuré.
La vitesse de la lumière est d’environ 300 000 km/s et est une constante invariable. La distance du grain de l’objet est donc égale à la moitié du produit des deux.
Types de caméras TOF
Il existe deux principaux types de méthodes de mesure du temps de vol : la méthode TOF directe et la méthode TOF indirecte.
1. Méthode TOF directe
Dans la méthode TOF directe, une lumière pulsée est irradiée comme lumière de référence et les impulsions lumineuses réfléchies sont détectées. Cette méthode mesure le temps de vol en mesurant directement le temps écoulé entre l’irradiation et la détection.
Simultanément à l’irradiation de la lumière de référence, un courant d’impulsion de mesure d’une largeur et d’une période connues est généré à l’intérieur du circuit de mesure. Le temps de vol peut être mesuré à partir de la différence entre le moment où le courant d’impulsion est généré au niveau du détecteur par le courant d’impulsion de mesure et la lumière réfléchie.
2. Méthode TOF indirecte
La méthode TOF indirecte détermine la distance à partir du déphasage avec une lumière de référence. L’amplitude de l’onde continue émise par la source lumineuse est modulée pour générer une onde sinusoïdale de fréquence connue.
Celle-ci est irradiée sur l’objet en tant que lumière de référence et le déphasage de la lumière réfléchie par l’objet est détecté. Le déphasage peut être converti en une différence de temps en utilisant la fréquence de l’onde sinusoïdale. Cela permet de calculer le temps de vol.
Plus précisément, l’intensité de la lumière réfléchie est mesurée quatre fois pour une période de lumière de référence. En effectuant une transformation de Fourier discrète, le déphasage avec la lumière de référence peut être déterminé.
Autres informations sur les caméras TOF
Avantages des caméras TOF
Les avantages de la méthode TOF sont sa petite taille, sa faible charge CPU et la possibilité de l’utiliser dans des endroits sombres. Les avantages respectifs sont décrits ci-dessous.
1. Possibilité d’utilisation dans des endroits sombres
L’avantage des caméras TOF est qu’elles peuvent être utilisées dans l’obscurité car elles utilisent la lumière infrarouge au lieu de la lumière visible. Il est possible d’obtenir des informations tridimensionnelles sur les objets même en l’absence de toute source de lumière dans l’environnement.
2. Petite taille et faible charge CPU
Les caméras TOF ont une configuration d’équipement simple, ce qui leur permet d’être plus petites que les systèmes à lumière structurée. Une autre caractéristique attrayante est la faible charge de l’unité centrale.
Lorsque l’on envisage d’intégrer des capteurs TOF dans des équipements de production utilisés sur les sites de fabrication, une faible charge CPU réduit le risque de retard et permet de construire des systèmes de production stables.
3. Des produits à faible coût disponibles
Les caméras TOF ne sont pas seulement des produits coûteux, mais aussi des produits bon marché en fonction des spécifications. Comme le prix des caméras TOF varie considérablement en fonction des spécifications, il est conseillé de vérifier le prix d’une caméra TOF par rapport aux spécifications requises avant de l’acheter.