实时3D成像QVGA ToF芯片组助力机器人拥有“火眼金睛”

　　“人形”机器人安装精准的视觉系统，可以具有与孙悟空相媲美的“火眼金睛”，能够更清晰更准确的在复杂环境中辨识物体，甚至在夜晚黑暗的环境中也可以感知到物体的形状。当然，除了视觉系统，一个优秀的“人形”机器人还需要配备良好的听觉系统以及运动和感知能力，使其像人类一样灵活聪明，帮助我们解决实际问题。

　　现在大多数机器人所采用的是双目视觉系统，利用2个摄像头构成景深相机，来判断所看到的物体离机器人的距离以及它的形态等等。

　　双目成像利用双摄像头拍摄物体，再通过三角测距原理计算物体距离。它可以测量目标物体的深度信息以达到高精确度、高分辨率的测量结果。但是这种系统效率低、算力要求高、容易受到环境因素干扰，尤其在光线不充足的昏暗环境下识别率很差。另外，双目成像相机所采集的视频图像，需要经过一些上层软件人工智能的算法处理，这对于系统硬件设计中对中央处理器CPU和图像处理器GPU的要求非常高，开发难度也相对较大。因此，双目成像在实际使用中面临诸多问题。

　　作为传感器的领导厂商，通过结合使用光飞行时间三维摄像头传感器（TOF 3D Camera）和远红外热传感器阵列传感器（Thermal camera FIR array），我们打造出更为高效的机器人视觉系统。飞行时间三维摄像头提供传感器芯片和配套接口芯片，能够实现可靠的3D成像解决方案，同时可最大限度降低后期处理成本，兼具灵活可调的各种功能来应对不同的分辨率、距离和视野要求。远红外热传感器阵列则是在单一芯片中集成了一系列热感应像素阵列，通过像素热阵列可以实现在二维区域内的温度检测，它为较昂贵的高端热成像仪提供了一种经济高效的替代方案。

　　飞行时间（TOF）三维摄像头传感器

　　TOF英文全名为Time of Flight，指的是光飞行时间。摄像头的调制光源光线发射出去之后，经过物体再反射回来，会有一个时间差，根据这个时间差，经过具体的算法，可以估算出物体离摄像头的距离。

　　如图所示，TOF 3D摄像头大大提高了图像景深信息，可以分析出前面的立体图像，准确的识别物体之间的距离，从而在复杂环境下实现高精度地机器人躲避障碍，路线规划等功能。

　　光飞行时间三维摄像头传感器（TOF 3D Camera）可以构建一个3D深度摄像头，摄像头大大提高了图像景深信息，可以分析出前面的立体图像，准确的识别物体之间的距离。搭载TOF 3D摄像头的机器人能够对前方图像进行三维建模，从而在复杂环境实现高精度地机器人躲避障碍，路线规划等功能。此外，这种3D深度摄像头还可以实现人脸识别、手势识别、人体骨架识别、三维测量、环境感知、三维地图重建等多项功能，可广泛运用于电视、手机、机器人、无人机、VR/AR、智能家居安防、汽车驾驶辅助等领域。

　　迈来芯提供以MLX75023 3D摄像头传感器为核心的成套芯片组解决方案，通过与 MLX75123 配套接口芯片的搭配可提供完整的飞行时间解决方案。

　　MLX75023 是一款三分之一英尺大小的芯片，集成了四分之一视频图形阵列（QVGA，320 x 240 像素）分辨率的光飞行时间 (TOF) 摄像头传感器。其高动态范围 DepthSense™ TOF 像素技术可提供支持最高 120 klux 的背景光抑制能力。它具有-40℃至+105℃的工作温度范围，采用芯片级玻璃球形阵列 (BGA) 封装，可提供许多集成功能。MLX75123芯片兼具出众性能与灵活性，可以最小化元器件数量并减小三维TOF摄像头的尺寸，从而简化设计并实现超紧凑型3D摄像头。

　　MLX75023和MLX75123芯片具有极小的封装封装尺寸，因此它们所需的电路板面积极小。该芯片组优异的工作稳定性使其非常适合于针对汽车、监控和智能建筑的设计以及包括机器视觉、机器人和工厂自动化在内的工业应用。

　　此外，我们还设计研发了一系列创新性产品用于构建适合机器人应用的传感器和驱动控制器解决方案，包括用于检测电流的Hall电流传感器 MLX91210；冷却CPU的风扇驱动IC MLX90287；多款适用于马达位置和角度检测的Latch/Switch、线性和3D Hall位置传感器等。

　　作者： 迈来芯电子科技