La mesure 3D Time-of-Flight  au millimètre !

Pascal Chevalier
24/12/19 11:23

La lumière voyage à une vitesse de 299 792 458 mètres par seconde. En mesurant le temps parcouru par un faisceau de lumière entre deux points, on peut ainsi calculer la distance qui les sépare. Ce principe est au cœur de la technique de mesure 3D utilisée par les caméras Time-of-Flight (ToF) qui intègrent aujourd'hui des capteurs CMOS spécifiques de dernière génération permettant des mesures presque millimétriques.

Principe de fonctionnement du Time-of-Flight

Comment fonctionne une caméra Time-of-Flight ?
Le principe de mesure est basé sur le temps nécessaire à la lumière pour voyager de la source lumineuse à l'objet et revenir à la caméra ; plus la distance est longue, plus le temps est long. La source lumineuse et l'acquisition d'image sont synchronisées de telle manière que les distances peuvent être extraites et calculées à partir des données d'image.

Chaque pixel de la caméra ToF retourne non seulement une valeur d’intensité lumineuse (valeur de gris), mais aussi des informations sur la distance entre la surface réfléchissant la lumière et la caméra, précise au millimètre : c’est la valeur de profondeur.

La technique de temps de vol dispose de deux méthodes différentes : onde continue et ondes pulsées.
La méthode de temps de vol à onde continue est basée sur des mesures de déphasage pour une source de lumière modulée. La méthode est mature et fonctionne avec une électronique standard. Les capteurs utilisés dans cette méthode sont relativement grands et n’offrent que de faibles résolutions.

La méthode par ondes pulsées mesure les distances en fonction du temps de parcours des impulsions de lumière qui heurtent un objet et sont réfléchies vers la caméra. Cela nécessite une électronique extrêmement rapide et précise. Les capteurs requis fonctionnent à une résolution plus élevée que ceux du procédé à onde continue, car leurs pixels plus petits permettent une utilisation plus efficace de la surface du capteur.

Quel que soit la méthode, une caméra ToF génère un nuage de points simplement et en temps réel, tout en fournissant simultanément une carte des valeurs de profondeur et de valeurs de confiance. Ces dernières permettent aux utilisateurs d’adapter leurs applications pour tenir compte de la fiabilité des valeurs mesurées dans la carte des profondeurs.

Champs d'application des caméras Time-of-Flight
Le processus ToF est bien adapté pour les mesures de volume, les tâches de palettisation et les véhicules autonomes dans un environnement de production et de logistique. Les caméras ToF peuvent également aider dans le domaine médical avec le positionnement et la surveillance des patients et dans l'automatisation d'usine avec le contrôle de robot et les tâches de préhension.

application-time-of-flight-Automatisation-logistique application-time-of-flight-Depalletisation application-time-of-flight-vehicule-autonome-robot-mobile
Dimensionnement de fret
La planification et l'optimisation de l'espace et des coûts dans un entrepôt ou un véhicule de transport nécessite la connaissance à la fois du poids et des dimensions de la,palettes et des colis 
Palettisation
La livraison du lendemain et la mixité des palettes nécessite des robots rapides et intelligents pour  assembler les objets au plus près sur les palettes..
Véhicules autonomes et robots mobiles
La navigation, la détection d'obstacles et le positionnement précis pendant l'amarrage et l'enregistrement nécessite une vue complète de l'environnement en haute résolution

 

application-time-of-flight-comptage-controle-presence application-time-of-flight-Patient_Position
Comptage d'objets
Compter les objets dans un colis et vérifier qu'il n'y a aucun maquant garantit que le client recevra tous les biens qu'il attend.
Positionnement du patient
La position précise du patient durant une séance de rayons x  n'influence pas seulement la qualité d'image mais permet de minimiser la dose de radiation nécessaire..

 

 

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