ToF-Kamera für Embedded 3D-Vision-Anwendungen
Um Time-of-Flight (ToF) auch für Embedded 3D-Vision-Systeme nutzen zu können, wurde die ToF-Kamera Helios Flex mit MIPI-Schnittstelle entwickelt.
Heliosdaten von PVC-Rohrstücken (l.) können als 2D-Tiefenwerte (m.) oder als 3D-Punktwolken (r.) dargestellt werden. (Bild: Lucid Vision Labs, Inc.)
Time-of-Flight kommt in vielen Anwendungen zum Einsatz – vom vollautomatischen Sortieren und Verarbeiten in der Robotik über das Erkennen und Zählen von Personen bis hin zu Fahrassistenzsystemen. Großen Anteil daran hat die Einführung von Sonys DepthSense Technologie, die neue Maßstäbe in Bezug auf die Messgenauigkeit setzte. Die Technologie kommt auch in der neuen Helios ToF-Kamera zum Einsatz, die denselben Sensor wie ihre große Schwester nutzt, dabei aber auf den integrierten FPGA Image Signal Processor (ISP) für die Verarbeitung der 3D-Daten verzichtet. Stattdessen überträgt die Helios Flex ihre RAW-Daten per MIPI-Schnittstelle zur Verarbeitung an ein Jetson TX2 Embedded Board. Dessen GPU wurde eigens für die Verarbeitung großer Datenmengen konzipiert und eignet sich optimal für die 3D-Bildverarbeitung. Sowohl die USB3- und Ethernet-Schnittstellen als auch die leistungsstarken CPUs des TX2 bleiben so frei für den Anschluss und die Datenverarbeitung weiterer Sensoren oder Peripheriegeräte. Gleichzeitig zeichnet sich die Lösung durch ein kompakteres Design und einen günstigeren Preis aus.
Genauigkeit <5mm
Herz der Helios Flex Kamera ist der Sony DepthSense IMX556PLR ToF-Sensor, der eine hohe Effizienz und Lichtempfindlichkeit im Bereich von NIR-Wellenlängen mit extrem schnellen Abtastraten kombiniert. Der CMOS-Sensor mit BSI-Technologie (Backside-Illuminated Sensor) nutzt VCSEL-Laserdioden anstatt herkömmlicher LEDs zur Beleuchtung. Das Ergebnis sind schnellere Anstiegs- und Abfallzeiten und eine höhere Lichtintensität – und damit hochgenaue 3D-Punktwolken-Messungen. Das Helios Flex ToF-Modul kann in einem Arbeitsabstand von 0,3 bis 6m verwendet werden und wurde mit Eye-Safety zertifiziert. Bei der höchsten Modulationsfrequenz von 100MHz wird eine Genauigkeit von weniger als 5mm bei 1,5m Objektentfernung erreicht. Die Präzision liegt bei unter 2mm bei einem Abstand von 1m.
Freiheit beim Entwickeln
Zum Lieferumfang der ToF-Kamera gehört auch das Arena Flex SDK. Es wird zusammen mit dem Anwendungscode des Benutzers auf dem Jetson TX2 ausgeführt. Die Arena Flex APIs nutzen die CUDA-Recheneinheiten des Jetson TX2 und ermöglichen damit schnelle Datenverarbeitung und Zugriff auf komplexe Daten wie XYZ-Koordinaten, Amplituden und Confidence-Werte. Das SDK enthält außerdem den GUI-Viewer Flex View. Er bietet ein Interface, mit dem Anwender schnell 2D-Tiefendaten, 3D-Punktwolken und Intensity-Daten visualisieren können. Die Ansichten können in Echtzeit verändert werden. Außerdem lassen sich die Funktionalitäten der Kamera ausprobieren, indem einzelne Funktionen an- und ausgeschaltet bzw. Einstellungen verändert werden, z.B. Falschfarben oder Umfang der Tiefendaten.
