集成传感器降低3D成像成本

现在，在宾夕法尼亚州埃克斯顿的effector公司。近日，美国传感器和控制设备制造商英特尔(qualcomm)宣布，在工业自动化领域取得了一项“突破”，该公司推出了一款基于飞行时间技术的新型3D图像传感器，该传感器通过将一系列光敏像素和相关电子设备安装在单个硅芯片上。ifm声称，这种集成方法为可靠的3D物体检测的性价比设定了新的基准。

ifm效应器产品经理加勒特•普雷斯(Garrett Place)将这种新型传感器比作老式“别针艺术”玩具的电子版本，在这种玩具中，一个物体被推入一组别针中，留下由别针形成的物体的3D图像。“这正是它的作用，”普雷斯说。“它创造了一个3D图像。”

然而，在这种情况下，图像是通过电子方式创建的，基于对传感器0.25毫米(mm)平方的硅集成电路上的3072个“智能像素”中的每一个的飞行时间距离测量。这些像素在芯片上排列成64 × 48的阵列，它使用所谓的光子混合装置(PMD)技术来计算每个像素的距离。

当传感器工作时，传感器42 × 62 × 42毫米金属外壳内的发光二极管(led)发出调制的红外(IR)光。反射光然后通过透镜聚焦并被PMD芯片接收，该芯片也连接到调制源。电子被转换成光子，并在PMD阵列芯片的光学敏感区域内与电子参考信号分离。ifm表示，这种内置功能意味着传感器可以对信号进行预处理，从而消除了对昂贵的高速电子设备的需求。

将每个像素测量的相位差与光的速度联系起来，就可以得到落在探测器上的光所经过的距离。然后将光的相移与参考信号进行比较，并从芯片发送作为每个像素的代表距离。然后将所有像素的信息组合起来创建3D图像。

Place表示，3D图像传感器的主要特点包括可以抑制环境照明影响的专利技术，这对于工业环境中的可变照明条件尤其重要。他补充说，内置的颜色校正功能还消除了与整个颜色光谱中不同的红外光反射率相关的潜在问题。

但该技术取得的最大“突破”是其性价比，它为工业领域可靠的3D物体检测设定了新的基准，Place说。3D图像传感器的标价是1450美元。据ifm称，其他工业3D系统，如光探测和测距(LIDAR)、立体视觉和远程雷达，通常要贵300%到400%。“这可能会彻底改变工业市场中许多不同的应用。能够以低于1500美元的价格一次性获取3072点数据，这是闻所未闻的。

应用程序

Place说，3D图像传感器的视野范围可以达到3米乘2米。最大感应距离为6米。他预见了该技术的各种工业应用。这些包括码垛和卸垛，其中高安装的传感器可以检测托盘层是否完整或不完整，例如，或者是否有一个盒子被留在托盘的顶层。其他应用可能涉及散装物料液位传感，其中3D传感器可以看到由大型料斗或料仓内移动物料引起的“丘陵和山谷”。

Place表示，3D图像传感器将有两个版本。“传感器”版本包括各种体积，距离和水平检测应用程序的罐装算法，并配有设置向导。Place指出，第二个“相机”版本可以由用户自由编程，用于特定任务。3D图像传感器原定于5月的第一周推出。

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