【導讀】機器人和機器視覺設備使用各種各樣的反饋機制來確保準確性。有多種方法可以相當準確地進行3D空間的識別。迄今為止，人們采用光學、聲學以及機器視覺和感測技術取得了可喜的成就。但是更嚴格的要求迫使我們要精益求精。下一代基于視覺的設計圍繞更精確的深度和體積感測，具有更高的精度。
通用感知
迄今為止所使用的技術可以解決眼前的問題。低成本的機械深度或表面?zhèn)鞲衅骺梢韵駨椈沙休d的線性微調(diào)電位計或限位開關一樣簡單。
在精度方面，聲波和光學技術已證明具有更高的分辨率，并且無需移動部件。光學距離感測用于簡單的近感探測和更精確的測距。可以將不足1毫米到8米的距離識別為數(shù)字通止信號來指示目標存在與否。
借助于低成本、高分辨率的現(xiàn)代相機，視頻技術已處于距離和體積測量的前沿。下一代的設計和要求推動著設備制造商提供高性能解決方案。
更多選項，更多需求
除了需要更高精度的機器外，疫情后的世界還出現(xiàn)了偵測特定場所中在場人數(shù)的需求。對許多人來說，必須要考慮人員之間的間隔，這是一個相對較新的要求。還有一個類似需要關照的情況與失智癥有關。在輔助生活設施中，全方位計算機系統(tǒng)跟蹤游走老人位置的能力至關重要。
工業(yè)和工廠應用也可以利用更強大、更準確的距離和體積測量子系統(tǒng)。隨著更加先進制造技術的進步和融合，精度、位置、方向、速度和深度方面的反饋對于下一代制造機器變得至關重要。例如，銑床依靠精密電機和齒輪組件來正確定位切割頭和磨頭。太深，切割頭會斷裂。太淺，會留下過多的材料。即使不開校準，這些機床也將通過精確的距離感測到達正確的位置。閉環(huán)反饋的效果更好。數(shù)控機床、3D打印機以及激光/等離子體切割和焊接機也受益于更高精度的閉環(huán)反饋。
近期創(chuàng)新
Analog Devices（ADI）預計許多應用對體積感測和測量的需求會日益增加。AD-FXTOF1-EBZ是一種內(nèi)置嵌入式飛行時間（ToF）測距的專用模塊化視頻引擎。
AD-FXTOF1-EBZ 3D ToF開發(fā)套件
模塊化3D感測開發(fā)套件支持從體積測量到占用和活動偵測的各種應用。
VGA分辨率為640x480，每秒30幀，可作為主機應用監(jiān)控器的外設功能輕松集成。它具有雙通道移動通信行業(yè)處理器接口（MIPI），可使用25針或15針柔性電纜連接到內(nèi)插板。
940nm紅外激光是一種對人眼安全的垂直腔表面發(fā)射激光（VCSEL），無需配置直角發(fā)射器，因此制造成本更低。同時，部分得益于940nm光學帶通濾波器，可在高光條件下工作。這有助于阻止外來的噪聲和干擾。蝙蝠翼式散射器用于為接收鏡頭提供精確的87度×67度視野。
就性能而言，視頻深度查找器有兩個可設置的工作范圍。20cm至180cm范圍和50cm至300cm范圍可保持2%的精度。需要使用額定溫度-20oC到+75oC的5V 2A電源，因此在適應環(huán)境方面有一定程度的牢靠和堅固性。
SDK開發(fā)套件式接口允許將其連接到主機微處理器、微控制器或者Raspberry Pi、Nvidea這樣的單板計算機（圖1）。SDK還提供OpenCV、Open C/C++、Python?、MATLAB?、Open3D和RoS封裝，以便開發(fā)人員可以使用它們簡化應用程序開發(fā)。連接選項包括USB、以太網(wǎng)或Wi-Fi，并提供參考設計和物料清單。
圖1：實際攝像頭和鏡頭RFPC板以及圖像處理AFE板使用IIC接口進行控制和配置。GPIO和MIPI操作接口允許實時控制和數(shù)據(jù)訪問。
（圖源：ADI）
結語
對快速果斷圖像和距離感測的需求，催生了下一代傳感器、機器人、車輛和安全系統(tǒng)。您可以使用ADI的AD-FXTOF1-EBZ快速輕松地試水。隨著這項技術在家用和工業(yè)應用中的推廣，預計其未來版本將具有更高分辨率、更快幀速和更長覆蓋距離。
來源：貿(mào)澤電子，作者：Jon Gabay
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