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ほとんどの計測センサーは、狭いエリア内の特定のポイントで物体を探すように設計されている。しかし、より広い範囲の物体を探す必要があるアプリケーションもある。例えば、出荷用カートが様々な形状の荷物で満杯になり、交換が必要になったことを検知したり、パレット全体の物品の高さを測定して、荷物の積み下ろしを均一にしたりするような場合だ。このような状況では、シングルポイントセンサーよりも効果的なソリューションは、3D飛行時間(ToF)センサーで空間全体を測定することである。
バナー・エンジニアリングのセンサー部門グローバル・プロダクト・マネージャー、アレックス・ノヴァックは、「3D飛行時間は光学測定の一種です。距離点のグリッドを作り、3D点群情報を作成し、それを使ってターゲットに関するさまざまなことを理解する。このデータは、ビン内の複数のアイテムの体積などの計算を実行するために使用することができます。センサーが見ることができる最大のピークの高さのように、視野エリアの特定の側面を報告することができる。
3D ToFセンサーの初期動作は極めて単純である。光はセンサーから放出され、ターゲットで跳ね返り、マルチピクセルイメージャーに戻ってくる。
次の部分は少し複雑だ。光がセンサーに戻ると、個々のピクセルは、放出された光の一部を受信しているため、異なる距離測定点を報告する。各画素の距離情報は、各画素の発光から受光までの往復時間を計測することで求められる。各ピクセルの距離情報が組み合わされると、センサーは見たものの完全な3次元画像を作成することができる。
他のほとんどの光学センサー技術は、1つの小さな直径の点から戻ってくる1つの信号を測定する。非常に小さな面積しか測定できないため、これらのセンサーは測定される材料の高さの山や谷を認識するのが難しい。一方、3D ToFセンサーは、「発光源と特殊なイメージャーを組み合わせ、一度に多くの距離測定を行い、1回の発光イベントで3D画像の構築と解釈を可能にする」とノバク氏は言う。言い換えれば、他のセンサーが特定の小さな点から測定データを取得するのに対し、3D ToFデバイスは、広範囲にわたって多数の点から同時にデータを収集する。
3D ToFを使用する場合、ユーザーはシングルポイントセンサーよりもはるかに多くの情報を得ることができる。「この余分なデータによって、ユーザーは自分のアプリケーションについて、より多くの情報に基づいた決定を下すことができる」とノヴァックは言う。"高さの測定点1つだけでなく、何もない空間で占める体積を追跡するなど、他の方法では収集するのが非常に困難な知見を提供することができる"
例えば、3D ToFセンサーは、前述の出荷カートとパレット間のばらつきを簡単かつ正確に検出することができる。カートの中では、さまざまな形、大きさ、向きの荷物が出荷されるため、さまざまな山、谷、隙間が形成される。3D ToFセンサーは、大きさ、角度、位置に関係なく、集積された荷物の予測不可能で刻々と変化する輪郭を検出する。同様に、パレット積み荷の最上部は、品物がどこに置かれていても、一定の積み重ね高さに達した品物を簡単に監視できる。充填レベルやピークの高さがエリア全体のどこに達したかをオペレーターに通知することができる。
広範囲にわたって正確な高さ測定が必要な場合、3D飛行時間技術は、他の技術では不完全な画像しか得られない多くの困難なアプリケーションを解決することができる。