1. Какво е сензор за време на полет (TOF)?

Какво е камера за време на полет? Камерата ли е, която улавя полета на самолета? Има ли нещо общо с самолети или самолети? Е, всъщност е много далеч!

TOF е мярка за времето, необходимо за даден предмет, частица или вълна да изминат разстояние. Знаете ли, че сонарната система на прилеп работи? Системата за време на полет е подобна!

Има много видове сензори за време на полет, но повечето са камери за време на полет и лазерни скенери, които използват технология, наречена LIDAR (откриване на светлина и диапазон), за да измерват дълбочината на различните точки в изображението, като го блестят, като я светим с инфрачервена светлина.

Генерирани и заснети данни с помощта на TOF сензори са много полезни, тъй като може да осигури откриване на пешеходци, удостоверяване на потребителите въз основа на характеристиките на лицето, картографирането на околната среда с помощта на алгоритми SLAM (едновременно локализация и картографиране) и други.

Тази система всъщност се използва широко в роботи, самостоятелно управлявани автомобили и дори сега вашето мобилно устройство. Например, ако използвате Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 Thinq и т.н., телефонът ви има TOF камера!

TOF камера

2. Как работи сензорът за време на полет?

Сега бихме искали да дадем кратко въведение какво е сензор за време на полета и как работи.

TofСензорите използват малки лазери, за да излъчват инфрачервена светлина, където получената светлина отскача от всеки обект и се връща към сензора. Въз основа на разликата във времето между излъчването на светлината и връщането към сензора, след като се отразява от обекта, сензорът може да измери разстоянието между обекта и сензора.

Днес ще проучим 2 начина как TOF използва времето за пътуване, за да определи разстоянието и дълбочината: Използване на времеви импулси и използване на фазово изместване на амплитудно модулирани вълни.

Използвайте времеви импулси

Например, той работи, като осветява мишена с лазер, след това измерва отразената светлина със скенер и след това използва скоростта на светлината, за да се екстраполира разстоянието на обекта, за да се изчисли прецизно изминатото разстояние. В допълнение, разликата в времето за връщане на лазера и дължината на вълната след това се използва за извършване на точна цифрова 3D представяне и повърхностни характеристики на целта и визуално очертаване на неговите индивидуални характеристики.

Както можете да видите по -горе, лазерната светлина се изстрелва и след това отскача от обекта обратно към сензора. С времето за връщане на лазера, TOF камерите са в състояние да измерват точни разстояния за кратък период от време предвид скоростта на леко пътуване. (TOF се преобразува на разстояние) Това е формулата, която анализаторът използва, за да стигне до точното разстояние на обекта:

(Скорост на светлината x време на полета) / 2

TOF се преобразува на разстояние

Както можете да видите, таймерът ще започне, докато светлината е изключена и когато приемникът получи светлината за връщане, таймерът ще върне времето. При изваждане два пъти се получава „времето на полета“ на светлината и скоростта на светлината е постоянна, така че разстоянието може лесно да се изчисли, като се използва формулата по -горе. По този начин могат да се определят всички точки на повърхността на обекта.

Използвайте фазовото изместване на AM вълната

На следващо място,TofМоже също така да използва непрекъснати вълни, за да открие фазовото изместване на отразената светлина, за да се определи дълбочината и разстоянието.

Фазово изместване с помощта на AM вълна

Чрез модулиране на амплитудата, той създава синусоидален източник на светлина с известна честота, което позволява на детектора да определи фазовото изместване на отразената светлина, използвайки следната формула:

Когато С е скоростта на светлината (C = 3 × 10^8 m/s), λ е дължина на вълната (λ = 15 m), а f е честотата, всяка точка на сензора може лесно да се изчисли на дълбочина.

Всички тези неща се случват много бързо, докато работим със скоростта на светлината. Можете ли да си представите прецизността и скоростта, с кои сензори могат да измерват? Позволете ми да дам пример, светлината пътува със скорост от 300 000 километра в секунда, ако обект е на 5 м от вас, разликата във времето между светлината, напускаща камерата и връщането, е около 33 наносекунди, което е само еквивалентна на 0,000000033 секунди! Леле! Да не говорим, заснетите данни ще ви дадат точно 3D цифрово представяне за всеки пиксел в изображението.

Независимо от използвания принцип, осигуряването на източник на светлина, който осветява цялата сцена, позволява на сензора да определи дълбочината на всички точки. Такъв резултат ви дава карта на разстояние, при която всеки пиксел кодира разстоянието до съответната точка на сцената. Следното е пример за графика на обхвата на TOF:

Пример за графика на обхвата на TOF

Сега, когато знаем, че TOF работи, защо е добре? Защо да го използвам? За какво са добри? Не се притеснявайте, има много предимства от използването на TOF сензор, но разбира се има някои ограничения.

3. Ползите от използването на сензори за време на полет

Точно и бързо измерване

В сравнение с други сензори за разстояние като ултразвук или лазери, сензорите за време на полет са в състояние да съставят 3D изображение на сцена много бързо. Например, TOF камера може да направи това само веднъж. Не само това, сензорът TOF е в състояние да открие точно обекти за кратко време и не се влияе от влажността, налягането на въздуха и температурата, което го прави подходящ както за вътрешна, така и за външна употреба.

Дълго разстояние

Тъй като TOF сензорите използват лазери, те също са способни да измерват дълги разстояния и диапазони с висока точност. TOF сензорите са гъвкави, защото са в състояние да открият близо и далеч предмети от всякакви форми и размери.

Освен това е гъвкаво в смисъл, че сте в състояние да персонализирате оптиката на системата за оптимална производителност, където можете да изберете типовете и лещите за предаватели и приемници, за да получите желаното зрително поле.

Безопасност

Притеснен, че лазерът отTofСензорът ще ви нарани очите? Не се притеснявайте! Много TOF сензори сега използват инфрачервен лазер с ниска мощност като източник на светлина и го задвижват с модулирани импулси. Сензорът отговаря на стандартите за лазерна безопасност от клас 1, за да се гарантира, че е безопасно за човешкото око.

икономически ефективни

В сравнение с други технологии за сканиране на 3D дълбочина, като структурирани системи за леки камери или лазерни обхвата, TOF сензорите са много по -евтини в сравнение с тях.

Въпреки всички тези ограничения, TOF все още е много надежден и много бърз метод за улавяне на 3D информация.

4. Ограничения на TOF

Въпреки че TOF има много предимства, той също има ограничения. Някои от ограниченията на TOF включват:

• Разпръсната светлина

Ако много ярки повърхности са много близки до вашия TOF сензор, те могат да разпръснат твърде много светлина във вашия приемник и да създадат артефакти и нежелани отражения, тъй като вашият сензор TOF трябва да отразява светлината само след като измерването е готово.

• Множество отражения

Когато използват TOF сензори по ъгли и вдлъбнати форми, те могат да причинят нежелани отражения, тъй като светлината може да отскочи многократно, изкривявайки измерването.

• Атмосферна светлина

Използването на камерата на TOF на открито на ярка слънчева светлина може да затрудни използването на открито. Това се дължи на високата интензивност на слънчевата светлина, което води до бързо насищане на сензорните пиксели, което прави невъзможно откриването на действителната светлина, отразена от обекта.

• Заключението

TOF сензори иTOF обективможе да се използва в различни приложения. От 3D картографиране, индустриална автоматизация, откриване на препятствия, самоуправляващи се автомобили, селско стопанство, роботика, навигация на закрито, разпознаване на жестове, сканиране на обекти, измервания, наблюдение на разширената реалност! Приложенията на TOF технологията са безкрайни.

Можете да се свържете с нас за всякакви нужди на лещите TOF.

Chuang An Optoelectronics се фокусира върху оптичните лещи с висока разделителна способност, за да създаде перфектна визуална марка

Chuang an optoelectronics вече е произвел различниTOF лещикато:

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