【導(dǎo)讀】機(jī)器人和機(jī)器視覺設(shè)備使用各種各樣的反饋機(jī)制來確保準(zhǔn)確性。有多種方法可以相當(dāng)準(zhǔn)確地進(jìn)行3D空間的識(shí)別。迄今為止，人們采用光學(xué)、聲學(xué)以及機(jī)器視覺和感測(cè)技術(shù)取得了可喜的成就。但是更嚴(yán)格的要求迫使我們要精益求精。下一代基于視覺的設(shè)計(jì)圍繞更精確的深度和體積感測(cè)，具有更高的精度。
通用感知
迄今為止所使用的技術(shù)可以解決眼前的問題。低成本的機(jī)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(jì)或限位開關(guān)一樣簡(jiǎn)單。
在精度方面，聲波和光學(xué)技術(shù)已證明具有更高的分辨率，并且無需移動(dòng)部件。光學(xué)距離感測(cè)用于簡(jiǎn)單的近感探測(cè)和更精確的測(cè)距。可以將不足1毫米到8米的距離識(shí)別為數(shù)字通止信號(hào)來指示目標(biāo)存在與否。
借助于低成本、高分辨率的現(xiàn)代相機(jī)，視頻技術(shù)已處于距離和體積測(cè)量的前沿。下一代的設(shè)計(jì)和要求推動(dòng)著設(shè)備制造商提供高性能解決方案。
更多選項(xiàng)，更多需求
除了需要更高精度的機(jī)器外，疫情后的世界還出現(xiàn)了偵測(cè)特定場(chǎng)所中在場(chǎng)人數(shù)的需求。對(duì)許多人來說，必須要考慮人員之間的間隔，這是一個(gè)相對(duì)較新的要求。還有一個(gè)類似需要關(guān)照的情況與失智癥有關(guān)。在輔助生活設(shè)施中，全方位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)跟蹤游走老人位置的能力至關(guān)重要。
工業(yè)和工廠應(yīng)用也可以利用更強(qiáng)大、更準(zhǔn)確的距離和體積測(cè)量子系統(tǒng)。隨著更加先進(jìn)制造技術(shù)的進(jìn)步和融合，精度、位置、方向、速度和深度方面的反饋對(duì)于下一代制造機(jī)器變得至關(guān)重要。例如，銑床依靠精密電機(jī)和齒輪組件來正確定位切割頭和磨頭。太深，切割頭會(huì)斷裂。太淺，會(huì)留下過多的材料。即使不開校準(zhǔn)，這些機(jī)床也將通過精確的距離感測(cè)到達(dá)正確的位置。閉環(huán)反饋的效果更好。數(shù)控機(jī)床、3D打印機(jī)以及激光/等離子體切割和焊接機(jī)也受益于更高精度的閉環(huán)反饋。
近期創(chuàng)新
Analog Devices（ADI）預(yù)計(jì)許多應(yīng)用對(duì)體積感測(cè)和測(cè)量的需求會(huì)日益增加。AD-FXTOF1-EBZ是一種內(nèi)置嵌入式飛行時(shí)間（ToF）測(cè)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(cè)開發(fā)套件支持從體積測(cè)量到占用和活動(dòng)偵測(cè)的各種應(yīng)用。
VGA分辨率為640x480，每秒30幀，可作為主機(jī)應(yīng)用監(jiān)控器的外設(shè)功能輕松集成。它具有雙通道移動(dòng)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(duì)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(shí)，部分得益于940nm光學(xué)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(gè)可設(shè)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(yīng)環(huán)境方面有一定程度的牢靠和堅(jiān)固性。
SDK開發(fā)套件式接口允許將其連接到主機(jī)微處理器、微控制器或者Raspberry Pi、Nvidea這樣的單板計(jì)算機(jī)（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(jiǎn)化應(yīng)用程序開發(fā)。連接選項(xiàng)包括USB、以太網(wǎng)或Wi-Fi，并提供參考設(shè)計(jì)和物料清單。
圖1：實(shí)際攝像頭和鏡頭RFPC板以及圖像處理AFE板使用IIC接口進(jìn)行控制和配置。GPIO和MIPI操作接口允許實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)訪問。
（圖源：ADI）
結(jié)語
對(duì)快速果斷圖像和距離感測(cè)的需求，催生了下一代傳感器、機(jī)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(xiàng)技術(shù)在家用和工業(yè)應(yīng)用中的推廣，預(yù)計(jì)其未來版本將具有更高分辨率、更快幀速和更長(zhǎng)覆蓋距離。
來源：貿(mào)澤電子，作者：Jon Gabay
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