1. Uçuş vaxtı (ToF) sensoru nədir?

Uçuş vaxtı kamerası nədir? Təyyarənin uçuşunu çəkən kameradırmı? Bunun təyyarələrlə və ya təyyarələrlə əlaqəsi varmı? Yaxşı, əslində çox uzaqdadır!

ToF bir cismin, hissəciyin və ya dalğanın məsafəni qət etməsi üçün lazım olan vaxtın ölçüsüdür. Yarasanın sonar sisteminin işlədiyini bilirdinizmi? Uçuş vaxtı sistemi oxşardır!

Uçuş vaxtı sensorlarının bir çox növləri var, lakin əksəriyyəti uçuş vaxtı kameraları və lazer skanerləridir ki, onlar lidar (işıq aşkarlama və diapazon) adlı texnologiyadan istifadə edərək təsvirin müxtəlif nöqtələrinin dərinliyini işıqlandıraraq ölçmək üçün istifadə edirlər. infraqırmızı işıq ilə.

ToF sensorlarından istifadə etməklə yaradılan və götürülən məlumatlar çox faydalıdır, çünki o, piyadaların aşkarlanması, üz xüsusiyyətlərinə əsaslanan istifadəçi autentifikasiyası, SLAM (eyni zamanda lokalizasiya və xəritəçəkmə) alqoritmlərindən istifadə edərək ətraf mühitin xəritələşdirilməsini və s. təmin edə bilər.

Bu sistem əslində robotlarda, özünü idarə edən avtomobillərdə və hətta indi sizin mobil cihazınızda geniş istifadə olunur. Məsələn, Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ və s. istifadə edirsinizsə, telefonunuzda ToF kamerası var!

ToF kamerası

2. Uçuş vaxtı sensoru necə işləyir?

İndi biz uçuş vaxtı sensorunun nə olduğu və onun necə işlədiyi barədə qısa məlumat vermək istərdik.

ToFsensorlar infraqırmızı işığı yaymaq üçün kiçik lazerlərdən istifadə edir, burada yaranan işıq istənilən obyektdən sıçrayaraq sensora qayıdır. İşığın emissiyası və obyekt tərəfindən əks olunduqdan sonra sensora qayıtması arasındakı vaxt fərqinə əsaslanaraq, sensor obyekt ilə sensor arasındakı məsafəni ölçə bilər.

Bu gün biz ToF-nin məsafəni və dərinliyi təyin etmək üçün səyahət vaxtından necə istifadə etməsinin 2 yolunu araşdıracağıq: vaxt impulslarından istifadə etmək və amplituda modulyasiya edilmiş dalğaların faza dəyişməsindən istifadə etmək.

Vaxtlı impulslardan istifadə edin

Məsələn, o, lazerlə hədəfi işıqlandırmaq, sonra skanerlə əks olunan işığı ölçmək və daha sonra qət edilən məsafəni dəqiq hesablamaq üçün obyektin məsafəsini ekstrapolyasiya etmək üçün işığın sürətindən istifadə etməklə işləyir. Bundan əlavə, lazerin qayıdış vaxtı və dalğa uzunluğundakı fərq daha sonra hədəfin dəqiq rəqəmsal 3D təsvirini və səth xüsusiyyətlərini yaratmaq və onun fərdi xüsusiyyətlərini vizual olaraq göstərmək üçün istifadə olunur.

Yuxarıda gördüyünüz kimi, lazer işığı atılır və sonra obyektdən geri sensora sıçrayır. Lazerin geri qayıtma müddəti ilə ToF kameraları işığın sürətini nəzərə alaraq qısa müddət ərzində dəqiq məsafələri ölçə bilir. (ToF məsafəyə çevrilir) Bu, analitikin obyektin dəqiq məsafəsinə çatmaq üçün istifadə etdiyi düsturdur:

(işığın sürəti x uçuş vaxtı) / 2

ToF məsafəyə çevrilir

Gördüyünüz kimi, taymer işıq söndükdə işə başlayacaq və qəbuledici geri dönən işığı qəbul etdikdə taymer vaxtı geri qaytaracaq. İki dəfə çıxdıqda işığın "uçuş vaxtı" əldə edilir və işığın sürəti sabitdir, buna görə yuxarıdakı düsturdan istifadə edərək məsafəni asanlıqla hesablamaq olar. Bu yolla obyektin səthindəki bütün nöqtələri təyin etmək olar.

AM dalğasının faza sürüşməsindən istifadə edin

Sonrakı,ToFdərinliyi və məsafəni müəyyən etmək üçün əks olunan işığın faza sürüşməsini aşkar etmək üçün davamlı dalğalardan da istifadə edə bilər.

AM dalğasından istifadə edərək faza sürüşməsi

Amplitudu modulyasiya etməklə o, məlum tezliyə malik sinusoidal işıq mənbəyi yaradır və detektora aşağıdakı düsturdan istifadə edərək əks olunan işığın faza sürüşməsini təyin etməyə imkan verir:

burada c işığın sürəti (c = 3 × 10^8 m/s), λ dalğa uzunluğu (λ = 15 m) və f tezlikdir, sensorun hər bir nöqtəsi asanlıqla dərinlikdə hesablana bilər.

Biz işıq sürətində işlədiyimiz üçün bütün bunlar çox sürətlə baş verir. Sensorların ölçə biləcəyi dəqiqliyi və sürəti təsəvvür edə bilərsinizmi? Bir misal verim, işıq saniyədə 300.000 kilometr sürətlə yayılır, əgər obyekt sizdən 5 m uzaqdadırsa, işığın kameradan çıxması ilə geri qayıtması arasında vaxt fərqi təxminən 33 nanosaniyədir ki, bu da yalnız 0,000000033 saniyəyə bərabərdir! Vay! Qeyd etmək lazım deyil ki, tutulan məlumatlar sizə təsvirdəki hər piksel üçün dəqiq 3D rəqəmsal təqdimat verəcəkdir.

İstifadə olunan prinsipdən asılı olmayaraq, bütün səhnəni işıqlandıran işıq mənbəyinin təmin edilməsi sensora bütün nöqtələrin dərinliyini müəyyən etməyə imkan verir. Belə bir nəticə sizə hər bir pikselin səhnədəki müvafiq nöqtəyə olan məsafəni kodladığı məsafə xəritəsi verir. Aşağıda ToF diapazonu qrafikinə bir nümunə verilmişdir:

ToF diapazonu qrafikinə nümunə

İndi ToF-nin işlədiyini bildiyimizə görə, niyə yaxşıdır? Niyə istifadə edin? Onlar nə üçün yaxşıdır? Narahat olmayın, ToF sensorundan istifadə etməyin bir çox üstünlükləri var, lakin təbii ki, bəzi məhdudiyyətlər var.

3. Uçuş vaxtı sensorlarından istifadənin faydaları

Dəqiq və sürətli ölçmə

Ultrasəs və ya lazer kimi digər məsafə sensorları ilə müqayisədə uçuş vaxtı sensorları çox tez bir səhnənin 3D görüntüsünü tərtib edə bilir. Məsələn, ToF kamera bunu yalnız bir dəfə edə bilər. Təkcə bu deyil, ToF sensoru obyektləri qısa müddətdə dəqiqliklə aşkar edə bilir və rütubət, hava təzyiqi və temperaturdan təsirlənmir, bu da onu həm daxili, həm də açıq havada istifadə üçün uyğun edir.

uzun məsafə

ToF sensorları lazerlərdən istifadə etdiyinə görə, onlar da yüksək dəqiqliklə uzun məsafələri və diapazonları ölçməyə qadirdirlər. ToF sensorları çevikdir, çünki onlar bütün forma və ölçülərdə yaxın və uzaq obyektləri aşkar edə bilirlər.

O, həm də o mənada çevikdir ki, siz optimal performans üçün sistemin optikasını fərdiləşdirə bilirsiniz, burada istədiyiniz baxış sahəsini əldə etmək üçün ötürücü və qəbuledici növlərini və linzaları seçə bilərsiniz.

Təhlükəsizlik

Lazerdən narahat oldumToFsensor gözlərinizə zərər verəcəkmi? narahat olma! Bir çox ToF sensorları indi işıq mənbəyi kimi aşağı güclü infraqırmızı lazerdən istifadə edir və onu modulyasiya edilmiş impulslarla idarə edir. Sensor insan gözü üçün təhlükəsiz olmasını təmin etmək üçün Sinif 1 lazer təhlükəsizliyi standartlarına cavab verir.

sərfəli

Strukturlaşdırılmış işıq kamera sistemləri və ya lazer məsafəölçənləri kimi digər 3D dərinlik diapazonunun skan etmə texnologiyaları ilə müqayisədə ToF sensorları onlarla müqayisədə xeyli ucuzdur.

Bütün bu məhdudiyyətlərə baxmayaraq, ToF hələ də çox etibarlıdır və 3D məlumatı tutmaq üçün çox sürətli bir üsuldur.

4. ToF məhdudiyyətləri

ToF bir çox üstünlüklərə malik olsa da, məhdudiyyətləri də var. ToF-nin bəzi məhdudiyyətlərinə aşağıdakılar daxildir:

• Səpələnmiş işıq

Əgər çox parlaq səthlər ToF sensorunuza çox yaxındırsa, onlar qəbuledicinizə çox işıq səpə bilər və artefaktlar və arzuolunmaz əkslər yarada bilər, çünki ToF sensorunuz yalnız ölçmə hazır olduqdan sonra işığı əks etdirməlidir.

• Çoxsaylı əkslər

ToF sensorlarını künclərdə və içbükey formalarda istifadə edərkən, işıq bir neçə dəfə sıçrayaraq ölçməni təhrif edə bildiyi üçün arzuolunmaz əkslərə səbəb ola bilər.

• Ətraf işığı

ToF kamerasının açıq havada parlaq günəş işığında istifadəsi açıq havada istifadəni çətinləşdirə bilər. Bu, günəş işığının yüksək intensivliyi ilə əlaqədardır ki, bu da sensor piksellərinin tez doymasına səbəb olur və bu, obyektdən əks olunan faktiki işığın aşkar edilməsini qeyri-mümkün edir.

• Nəticə

ToF sensorlar vəToF obyektivmüxtəlif tətbiqlərdə istifadə oluna bilər. 3D Xəritəçəkmə, Sənaye avtomatlaşdırması, maneələrin aşkarlanması, özü idarə olunan avtomobillər, kənd təsərrüfatı, robototexnika, daxili naviqasiya, jestlərin tanınması, obyektlərin skan edilməsi, ölçmələr, müşahidədən tutmuş genişlənmiş reallığa qədər! ToF texnologiyasının tətbiqləri sonsuzdur.

İstənilən ToF linza ehtiyacları üçün bizimlə əlaqə saxlaya bilərsiniz.

Chuang An Optoelektronika mükəmməl vizual brend yaratmaq üçün yüksək dəqiqlikli optik linzalara diqqət yetirir

Chuang An Optoelektronika indi bir sıra istehsal etdiTOF linzalarıkimi:

CH3651A f3.6mm F1.2 1/2" IR850nm

CH3651B f3.6mm F1.2 1/2" IR940nm

CH3652A f3.3mm F1.1 1/3″ IR850nm

CH3652B f3.3mm F1.1 1/3″ IR940nm

CH3653A f3.9mm F1.1 1/3″ IR850nm

CH3653B f3.9mm F1.1 1/3″ IR940nm

CH3654A f5.0mm F1.1 1/3″ IR850nm

CH3654B f5.0mm F1.1 1/3″ IR940nm