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Che cos'è il tempo di volo 3D?
Che cos'è il tempo di volo 3D?
La maggior parte dei sensori di misura è progettata per cercare un oggetto in un punto particolare all'interno di un'area ristretta. Tuttavia, alcune applicazioni richiedono la ricerca di oggetti in un'area più ampia, come ad esempio il rilevamento di un carrello di spedizione pieno di colli di forma diversa che deve essere sostituito o la misurazione dell'altezza degli articoli su un intero pallet per garantire un carico o uno scarico uniforme. In situazioni come queste, una soluzione più efficace di un sensore a punto singolo è quella di misurare l'intero spazio con un sensore 3D a tempo di volo (ToF).
Alex Novak, Global Product Manager per i sensori di Banner Engineering, spiega che "il tempo di volo 3D è un tipo di misurazione ottica. Crea una griglia di punti di distanza per creare una nuvola di punti 3D di informazioni, che viene poi utilizzata per capire diversi aspetti dell'obiettivo. Questi dati possono essere utilizzati per eseguire calcoli, come il volume di più articoli in un contenitore. È possibile segnalare aspetti specifici dell'area di visualizzazione, come l'altezza massima del picco che un sensore può vedere".
Come funziona il tempo di volo 3D
Il funzionamento iniziale di un sensore ToF 3D è piuttosto semplice: la luce viene emessa dal sensore, rimbalza sul bersaglio e ritorna a un imager multipixel.
La parte successiva è un po' più complessa. Quando la luce ritorna al sensore, ogni singolo pixel riporta un punto di misurazione della distanza diverso perché riceve la propria porzione di luce emessa. Le informazioni sulla distanza di ciascun pixel sono determinate misurando il tempo di andata e ritorno dall'emissione della luce alla ricezione su ciascun pixel. Quando le informazioni sulla distanza di ciascun pixel vengono combinate, il sensore può creare un'immagine completamente tridimensionale di ciò che vede.
Come il tempo di volo 3D si differenzia da altre tecnologie di sensori
La maggior parte delle altre tecnologie di sensori ottici misura un segnale solitario proveniente da un singolo punto di piccolo diametro. Misurando solo un'area molto piccola, questi sensori hanno difficoltà a riconoscere i picchi e le valli tra le altezze dei materiali misurati. Secondo Novak, invece, un sensore ToF 3D "combina una sorgente di emissione luminosa con un tipo speciale di imager ed effettua molte misure di distanza contemporaneamente, consentendo la costruzione e l'interpretazione di un'immagine 3D con un singolo evento di emissione luminosa". In altre parole, un dispositivo ToF 3D raccoglie dati da numerosi punti contemporaneamente su un'ampia area, mentre altri sensori acquisiscono dati di misura da piccoli punti specifici.
Perché il tempo di volo 3D è una scelta migliore per alcune applicazioni
Utilizzando il ToF 3D, l'utente riceve molte più informazioni rispetto ai sensori a punto singolo. "Questi dati aggiuntivi consentono all'utente di prendere decisioni più informate sulla propria applicazione", spiega Novak. "Può fornire informazioni che altrimenti sarebbero molto difficili da raccogliere, come il monitoraggio del volume occupato in uno spazio vuoto rispetto a un singolo punto di misurazione dell'altezza".
Ad esempio, un sensore ToF 3D è in grado di rilevare con facilità e precisione le variazioni tra i carrelli e i pallet di cui sopra. Nei carrelli si formano picchi, valli e spazi vuoti diversi a causa della spedizione di colli di varie forme, dimensioni e orientamenti. Un sensore ToF 3D rileva i contorni imprevedibili e in continua evoluzione dei colli raccolti mentre si accumulano, indipendentemente dalle dimensioni, dagli angoli o dalle posizioni. Allo stesso modo, la parte superiore di un carico di pallet può essere facilmente monitorata per verificare che gli articoli raggiungano una certa altezza di impilamento, indipendentemente dalla posizione degli articoli. Gli operatori possono essere avvisati quando i livelli di riempimento e le altezze di picco vengono raggiunti in qualsiasi punto di un'intera area, cosa che un singolo sensore non sarebbe in grado di fare.
Quando è necessario effettuare misure altimetriche precise su un'ampia area, la tecnologia 3D a tempo di volo può risolvere molte applicazioni difficili in cui altre tecnologie fornirebbero un'immagine incompleta.
