1. Unsa ang time-of-flight (ToF) sensor?

Unsa ang time-of-flight camera? Ang camera ba ang nakakuha sa paglupad sa eroplano? May kalabotan ba kini sa mga eroplano o eroplano? Aw, sa pagkatinuod kini layo kaayo!

Ang ToF usa ka sukod sa oras nga gikinahanglan alang sa usa ka butang, partikulo o balud sa pagbiyahe sa layo. Nahibal-an ba nimo nga ang sistema sa sonar sa usa ka kabog molihok? Ang sistema sa oras sa paglupad parehas!

Adunay daghang mga matang sa time-of-flight sensors, apan kadaghanan mga time-of-flight camera ug laser scanner, nga naggamit sa teknolohiya nga gitawag og lidar (light detection ug ranging) aron masukod ang giladmon sa lainlaing mga punto sa usa ka imahe pinaagi sa pagsidlak niini. nga adunay infrared nga kahayag.

Ang datos nga namugna ug nakuha gamit ang ToF sensors mapuslanon kaayo kay makahatag kinig pedestrian detection, user authentication base sa facial features, environment mapping gamit ang SLAM (simultaneous localization and mapping) algorithms, ug uban pa.

Kini nga sistema kaylap nga gigamit sa mga robot, nagmaneho sa kaugalingon nga mga awto, ug bisan karon sa imong mobile device. Pananglitan, kung naggamit ka Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ, ug uban pa, ang imong telepono adunay ToF camera!

Usa ka ToF camera

2. Giunsa ang paglihok sa sensor sa oras sa paglupad?

Karon, gusto namon maghatag usa ka mubo nga pasiuna kung unsa ang sensor sa oras sa paglupad ug kung giunsa kini molihok.

ToFAng mga sensor naggamit ug gagmay nga mga laser aron mobuga ang infrared nga kahayag, diin ang resulta nga kahayag mo-bounce sa bisan unsang butang ug mobalik sa sensor. Pinasukad sa kalainan sa oras tali sa pagbuga sa kahayag ug pagbalik sa sensor pagkahuman nga gipakita sa butang, ang sensor makasukod sa gilay-on tali sa butang ug sensor.

Karon, atong tukion ang 2 ka paagi kung giunsa paggamit sa ToF ang oras sa pagbiyahe aron mahibal-an ang gilay-on ug giladmon: gamit ang mga pulso sa oras, ug paggamit sa pagbalhin sa hugna sa mga amplitude nga modulated nga mga balud.

Paggamit sa gitakda nga mga pulso

Pananglitan, kini molihok pinaagi sa pagdan-ag sa usa ka target gamit ang usa ka laser, dayon pagsukod sa gipabanaag nga kahayag gamit ang usa ka scanner, ug dayon gamit ang katulin sa kahayag aron i-extrapolate ang gilay-on sa butang aron tukma nga makalkula ang gilay-on nga gibiyahe. Dugang pa, ang kalainan sa oras sa pagbalik sa laser ug wavelength gigamit dayon aron makahimo usa ka tukma nga representasyon sa digital nga 3D ug mga bahin sa nawong sa target, ug makita nga mapa sa mga indibidwal nga bahin niini.

Sama sa imong makita sa ibabaw, ang kahayag sa laser gipabuto ug dayon i-bounce ang butang balik sa sensor. Uban sa oras sa pagbalik sa laser, ang mga ToF camera makahimo sa pagsukod sa tukma nga mga distansya sa mubo nga panahon nga gihatag ang katulin sa pagbiyahe sa kahayag. (Ang ToF nakabig ngadto sa gilay-on) Kini ang pormula nga gigamit sa usa ka analista aron makaabot sa eksaktong gilay-on sa usa ka butang:

(katulin sa kahayag x oras sa paglupad) / 2

Ang ToF nakabig sa distansya

Sama sa imong makita, ang timer magsugod samtang ang suga gipalong, ug kung ang receiver makadawat sa pagbalik nga kahayag, ang timer ibalik ang oras. Kung gibawi ang kaduha, makuha ang "panahon sa paglupad" sa kahayag, ug ang katulin sa kahayag kanunay, busa ang distansya dali nga makalkula gamit ang pormula sa ibabaw. Niining paagiha, ang tanang punto sa ibabaw sa butang mahimong matino.

Gamita ang phase shift sa AM wave

Sunod, angToFmahimo usab nga mogamit sa padayon nga mga balud aron mahibal-an ang pagbalhin sa hugna sa gipabanaag nga kahayag aron mahibal-an ang giladmon ug distansya.

Pagbalhin sa hugna gamit ang AM wave

Pinaagi sa pag-modulate sa amplitude, nagmugna kini usa ka sinusoidal nga gigikanan sa suga nga adunay nahibal-an nga frequency, nga gitugotan ang detector nga mahibal-an ang pagbalhin sa hugna sa gipabanaag nga kahayag gamit ang mosunod nga pormula:

diin ang c mao ang gikusgon sa kahayag (c = 3 × 10^8 m/s), ang λ kay wavelength (λ = 15 m), ug f ang frequency, ang matag punto sa sensor daling makalkulo sa giladmon.

Kining tanan nga mga butang paspas kaayo nga mahitabo samtang kita nagtrabaho sa gikusgon sa kahayag. Mahanduraw ba nimo ang katukma ug katulin diin ang mga sensor makahimo sa pagsukod? Hatagan ko og usa ka pananglitan, ang kahayag mobiyahe sa gikusgon nga 300,000 kilometros matag segundo, kung ang usa ka butang 5m ang gilay-on gikan kanimo, ang kalainan sa oras tali sa kahayag nga mobiya sa camera ug mobalik mga 33 nanoseconds, nga katumbas lamang sa 0.000000033 segundos! Wow! Wala pay labot, ang nakuha nga datos maghatag kanimo og tukma nga 3D digital nga representasyon alang sa matag pixel sa hulagway.

Dili igsapayan ang prinsipyo nga gigamit, ang paghatag og usa ka tinubdan sa kahayag nga nagdan-ag sa tibuok talan-awon nagtugot sa sensor sa pagtino sa giladmon sa tanang mga punto. Ang ingon nga resulta naghatag kanimo usa ka mapa sa gilay-on diin ang matag pixel nag-encode sa distansya sa katugbang nga punto sa talan-awon. Ang mosunod usa ka pananglitan sa usa ka ToF range graph:

Usa ka pananglitan sa usa ka ToF range graph

Karon nga nahibal-an namon nga ang ToF nagtrabaho, ngano nga kini maayo? Nganong gamiton kini? Para sa unsa sila maayo? Ayaw kabalaka, adunay daghang mga bentaha sa paggamit sa usa ka ToF sensor, apan siyempre adunay pipila ka mga limitasyon.

3. Ang mga benepisyo sa paggamit sa time-of-flight sensors

Tukma ug paspas nga pagsukod

Kung itandi sa ubang mga sensor sa distansya sama sa ultrasound o mga laser, ang mga sensor sa oras sa paglupad dali nga makahimo og usa ka 3D nga imahe sa usa ka talan-awon. Pananglitan, ang ToF camera makahimo niini kausa ra. Dili lang kana, ang ToF sensor makahimo sa pag-ila sa mga butang nga tukma sa mubo nga panahon ug dili maapektuhan sa humidity, presyur sa hangin ug temperatura, nga naghimo niini nga angay alang sa sulod ug sa gawas nga paggamit.

layo nga gilay-on

Tungod kay ang mga sensor sa ToF naggamit og mga laser, makahimo usab sila sa pagsukod sa mga layo nga distansya ug mga sakup nga adunay taas nga katukma. Ang mga sensor sa ToF kay flexible tungod kay makamatikod sila sa duol ug layo nga mga butang sa tanang porma ug gidak-on.

Nabag-o usab kini sa kahulugan nga mahimo nimong ipasibo ang mga optika sa sistema alang sa kamalaumon nga pasundayag, diin mahimo nimo mapili ang mga tipo sa transmitter ug tigdawat ug mga lente aron makuha ang gitinguha nga natad sa pagtan-aw.

Kaluwasan

Nabalaka nga ang laser gikan saToFang sensor masakitan imong mata? ayaw kabalaka! Daghang mga sensor sa ToF karon ang naggamit sa usa ka low-power infrared laser ingon ang gigikanan sa kahayag ug nagmaneho niini gamit ang mga modulated pulse. Nakab-ot sa sensor ang Class 1 nga mga sumbanan sa kaluwasan sa laser aron masiguro nga luwas kini sa mata sa tawo.

epektibo sa gasto

Kung itandi sa ubang mga teknolohiya sa pag-scan sa 3D nga giladmon sama sa mga structured light camera system o laser rangefinder, ang mga sensor sa ToF mas barato kon itandi kanila.

Bisan pa niining tanan nga mga limitasyon, ang ToF kasaligan gihapon kaayo ug usa ka paspas kaayo nga pamaagi sa pagkuha sa 3D nga impormasyon.

4. Limitasyon sa ToF

Bisan kung ang ToF adunay daghang mga benepisyo, kini usab adunay mga limitasyon. Ang pipila sa mga limitasyon sa ToF naglakip sa:

• Nagkatag nga kahayag

Kung ang hayag kaayo nga mga ibabaw duol kaayo sa imong ToF sensor, mahimo silang magsabwag og sobra nga kahayag ngadto sa imong receiver ug makahimo og mga artifact ug dili gusto nga mga pamalandong, tungod kay ang imong ToF sensor kinahanglan lamang nga magpakita sa kahayag sa dihang andam na ang pagsukod.

• Daghang pagpamalandong

Kung gigamit ang mga sensor sa ToF sa mga eskina ug mga concave nga porma, mahimo kini nga hinungdan sa dili gusto nga mga pamalandong, tungod kay ang kahayag mahimong mo-bounce sa daghang beses, nga magtuis sa pagsukod.

• Kahayag sa palibot

Ang paggamit sa ToF camera sa gawas sa hayag nga kahayag sa adlaw makapalisud sa paggamit sa gawas. Kini tungod sa taas nga intensity sa kahayag sa adlaw nga hinungdan nga ang mga sensor pixel dali nga saturate, nga imposible nga makit-an ang aktwal nga kahayag nga makita gikan sa butang.

• Ang konklusyon

ToF sensor ugToF lensmahimong magamit sa lainlaing mga aplikasyon. Gikan sa 3D Mapping, Industrial Automation, Obstacle Detection, Self-Driving Cars, Agriculture, Robotics, Indoor Navigation, Gesture Recognition, Object Scanning, Pagsukod, Surveillance to Augmented Reality! Ang mga aplikasyon sa teknolohiya sa ToF walay katapusan.

Mahimo nimong kontakon kami alang sa bisan unsang panginahanglan sa ToF lens.

Ang Chuang An Optoelectronics nagtutok sa mga high-definition nga optical lens aron makahimo og usa ka hingpit nga visual brand

Ang Chuang An Optoelectronics nakahimo na karon og lain-laing mgaMga lente sa TOFsama sa:

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