ToF-Bildsensoren

Zeit für die Messung der Distanz
Einführung
Die Möglichkeit, ferne Objekte zu messen, um ihre Entfernung oder ihre Abmessungen zu bestimmen, wird in der Bildverarbeitung immer gefragter. Dabei gibt es verschiedene Methoden und Technologien, die alle ihre spezifischen Vor- und Nachteile haben. Hier das Richtige zu finden, kann sich als schwierig erweisen, es sei denn, man hat einen Partner an der Seite, der einen dabei unterstützt, die genauen Anforderungen herauszufinden und dementsprechend das optimale Produkt auszuwählen.  Eine verbreitete Technologie, die sich aufgrund ihrer Einfachheit und Benutzerfreundlichkeit immer mehr durchsetzt, ist Time of Flight (ToF). Diese Produkte basieren auf der Messung der Zeit, die Licht benötigt, um zu und von einer reflektierenden Oberfläche zu gelangen. Dazu sendet eine Kamera einen Lichtimpuls oder einen Lichtstrom aus und misst die Zeit, die das Licht benötigt, bis es von den Pixeln des Kamerasensors erfasst wird. Anhand dieser gemessenen Zeit kann dann die genaue Entfernung berechnet und eine Tiefenkarte erstellt werden.  
ToF-Sensorvarianten 
Es gibt bei ToF-Systemen zwei verschiedene Ansätze, die bei bestimmten Anwendungen jeweils ihre spezifischen Vorteile haben. Beim direkten ToF (dToF) wird ein kurzer Lichtimpuls mit einer Dauer von einigen Nanosekunden dazu verwendet, die Zeit zwischen der Aussendung und der Reflexion vom Zielobjekt zu messen und damit die Entfernung zu bestimmen.  Beim indirekten ToF (iToF) ist das Prinzip ähnlich wie bei bei dToF, jedoch wird hier kein Lichtimpuls ausgesendet, sondern ein modulierter Lichtstrom. Ein lichtempfindlicher Sensor empfängt ständig das reflektierte Licht und ermittelt die Phasendifferenz zwischen dem ausgesendeten und dem reflektierten Signal. Dieser Phasenwinkel kann dann dazu verwendet werden, die Entfernung des Zielobjekts durch eine einfache Berechnung zu bestimmen. 
Erstellung präziser Tiefenkarten 
Zusätzlich zur X- und Y-Richtung erfassen 3D-Bildsensoren auch Informationen in Z-Richtung (z.B. in der Tiefe), wodurch die 3D-Erfassung möglich wird. Bei ToF-Bildsensoren erfasst jeder Pixel Abstandsinformationen zur Erstellung einer hochpräzisen Tiefenkarte. 
Depth Maps Conventional

KONVENTIONELL

NEU

Mit 3D-Sensorik lassen sich Sachverhalte erkennen, die mit konventionellen 2D-Bildern nur schwer zu erfassen sind – z. B. bei der Prüfung von Volumen und Formen oder wenn sich Objekte überlagern. 
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Mit 3D-Sensorik lassen sich Sachverhalte erkennen, die mit konventionellen 2D-Bildern nur schwer zu erfassen sind – z. B. bei der Prüfung von Volumen und Formen oder wenn sich Objekte überlagern. 
iToF-Produkte von Sony – ein Meilenstein in der 3D-Vision-Technologie 
Sony hat eine Reihe von iToFSensoren auf den Markt gebracht, beispielsweise den IMX556 und den neuen IMX570. Beide Sensortypen sind bei der schnellen hochauflösenden 3D-Erfassung von Objekten sowohl bei kurzen als auch bei großen Entfernungen besonders effektiv. 
Merkmale des neuen IMX570 Sensors von Sony Beim neuen IMX570 handelt es sich um einen VGA-Sensor (1/4,5 Typ) mit 5 µm Pixelgröße. Der Sensor erzielt Bildraten bis 56 fps.  Merkmale des IMX556 Sensors von Sony Der IMX556 ist ein VGA-Sensor (1/2 Typ) mit 10 µm Pixelgröße. Der Sensor erzielt Bildraten bis 60 fps. 
Entdecken Sie die Vorteile bei unterschiedlichen Anwendungen 

Logistik

Ideale Sensoren zur Materialfluss-Optimierung durch Messung der Position, Größe und Beladung von Paletten oder Frachten sowie für autonome mobile Systeme wie AGVs und Last-Mile-Roboter.

Fabrikautomatisierung

Erkennung von Zutritt in den Gefahrenbereich, Betriebsüberwachung und Erkennung von Objekten bei der Kommissionierung mit Robotern.

Kommerzielle und öffentliche Einrichtungen

Einfache und präzise Messung der Besucherzahlen in Geschäften, Flughäfen, Freizeitparks und anderen öffentlichen Orten sowie bei modernen Zugangskontrollen.

Land- und Agrarwirtschaft

Qualitätskontrolle und Produktivitätssteigerung, beispielsweise beim automatischen Melken, bei der BCS-Erfassung (Body Condition Score), der Überwachung der Futtermenge und bei anderen formbezogenen Anwendungen, beispielsweise in automatischen Erntemaschinen.

Tiefbau und Bauwesen

Objekt- und Umgebungserfassung sowie Unterstützung von Fahrassistenten, der Fahrzeugautomatisierung, Visualisierung und Dokumentation der Baustelle.

IMX570 von Sony mit modernster ToF-Technologie 
Sony hat einen rückseitig beleuchteten Time-of-Flight 3D-Bildsensor für Industriemaschinen auf den Markt gebracht. Beim neuen IMX570 handelt es sich um einen VGA-Sensor (1/4,5 Typ) mit 5 µm Pixelgröße.  Der kompakte und hochauflösende Sensor erstellt mithilfe der Abtast- und Entfernungsmessung von Sony exakte Tiefenkarten sowohl bei kurzen als auch weiten Distanzen. 
Merkmale des neuen IMX570 Sensors von Sony 

Verfügbare Produkte

Sony IMX570PLR-C
Sony CMOS TOF, 0.32 MP, 648 x 488, 1/4.5 inch, 5 x 5 µm, 56 fps, MIPI,
Sony IMX556PLR-C
Sony CMOS TOF, 0.31 MP, 642 x 484, 1/2 inch, 10 x 10 µm, 60 fps, MIPI, Back-illuminated Time of Flight (ToF),

GERNE BEANTWORTEN WIR IHRE FRAGEN ZU DEN BILDSENSORTECHNOLOGIEN. ODER FORDERN SIE NOCH HEUTE EIN MUSTER AN.