深度传感器可视化体积

机器人和机器视觉设备使用各种反馈机制来确保准确性。可以通过多种方式以相当高的精度辨别 3-D 空间。到目前为止，光学、声波和机械视觉和传感技术已经取得了足够的成功。更苛刻的要求迫使我们削尖我们已经很锋利的铅笔。下一代基于视觉的设计以更精确的深度和体积感测为中心，精度更高。

常识

到目前为止使用的技术都可以解决手头的问题。成本最低的机械深度或表面传感器可以像弹簧式线性微调电位器或限位开关一样简单。

在精度方面，声波和光学技术已被证明更加坚决，无需移动部件。光学距离传感用于简单的接近检测和更精确的测距。从不到 1 毫米到 8 米的接近度可以被识别为指示目标存在或不存在的数字通过/不通过信号。

得益于低成本、高分辨率的现代相机，视频技术一直处于距离和体积测量的前沿。下一代设计和要求推动设备制造商提供高性能解决方案。

更多需要更多选择

除了需要更高精度的机器外，大流行后的世界还需要检测给定位置的人员和占用人数。人与人之间的间距是一项相对较新的要求，许多人必须遵守这一要求。需要注意的类似情况是痴呆症。在辅助生活设施中，包罗万象的计算机系统跟踪游荡患者位置的能力至关重要。

工业和工厂应用也可以利用更强大、更准确的距离和体积测量子系统。随着更先进的制造技术的进步和融合，精度、位置、方向、速度和深度的反馈对于下一代制造机器变得至关重要。例如，铣床依靠精密的电机和齿轮组件来正确定位切割头和磨头。太深，切割头会折断。太浅，留下的材料太多。即使校准关闭，这些机器也会通过准确的距离感应击中正确的位置。闭环反馈产生更好的结果。CNC 机器、3D 打印机和激光/等离子切割和焊接机也受益于更高的闭环反馈精度。

最新创新

Analog Devices 预计许多应用对体积感测和测量的需求会不断增长。AD-FXTOF1-EBZ是一款专用模块化视频引擎，内置嵌入式飞行时间 (ToF) 距离测量（图 1）。

图 1：模块化 3-D 传感开发套件支持从体积测量到占用和活动检测的各种应用。（来源：Analog Devices）

每秒 30 帧的 640x480 VGA 分辨率允许作为外设功能轻松集成到主机应用程序监控器。它具有双通道移动行业处理器接口 (MIPI)，可以使用 25 针或 15 针柔性电缆连接到转接板。

940nm 红外激光器是一种人眼安全的垂直腔面发射激光器 (VCSEL)，它通过消除直角发射器配置来降低制造成本。它还吹捧其在强光条件下运行的能力，这在一定程度上要归功于光学 940nm 带通滤波器。这有助于阻止来自外部来源的噪音和干扰。蝙蝠翼式漫射器用于为接收镜头提供精确的 87 度 x 67 度视野。

在性能方面，视频深度探测器有两个可设置的范围。20 厘米到 180 厘米范围和 50 厘米到 300 厘米范围保持 2% 的精度。它将需要额定温度为 -20ºC 至 +75ºC 的 5V 2A 电源，这使其在环境方面有些坚固耐用。

SDK 开发工具包样式的接口允许它连接到主机微处理器、微控制器或单板计算机，如 Raspberry Pi 或 Nvidia（图 2）。SDK 还提供 OpenCV、Open C/C++、Python ®、MATLAB ®、Open3D 和 RoS 包装器，以便开发人员可以使用它们来简化应用程序开发。连接选项包括 USB、以太网或 Wi-Fi，并且提供参考设计和材料清单。

图 2：实际的相机和镜头 RFPC 板和图像处理 AFE 板使用 IIC 接口进行控制和配置。操作 GPIO 和 MIPI 接口允许实时控制和数据访问。（来源：Analog Devices）

结论

对快速而准确的图像和距离感测的需求使设计人员能够创建下一代传感器、机器人、车辆和安全系统。Analog Devices 的 AD-FXTOF1-EBZ 可让您快速轻松地测试水质。随着该技术在不同的家庭和工业应用中得到采用，预计该技术的未来版本将具有更高的分辨率、更快的帧速率和更远的距离。

“完成电气工程学业后，Jon Gabay 曾在国防、商业、工业、消费者、能源和医疗公司担任设计工程师、固件编码员、系统设计师、研究科学家和产品开发人员。作为一名替代能源研究人员和发明家，他从创立并经营 Dedicated Devices Corp. 到 2004 年一直从事自动化技术工作。从那时起，他一直在为下一代工程师进行研发、撰写文章和开发技术和学生。
 

审核编辑 黄宇