1. Chì ghjè un sensoru di tempu di volu (ToF) ?

Chì ghjè una camera di tempu di volu? Hè a camera chì cattura u volu di l'aviò ? Ci hè qualcosa à fà cù l'aviò o l'aviò ? Ebbè, hè veramente assai luntanu!

ToF hè una misura di u tempu chì ci vole à un ughjettu, particella o onda per viaghjà una distanza. Sapete chì u sistema sonar di un pipistrelu funziona ? U sistema di tempu di volu hè simile!

Ci sò parechji tippi di sensori di u tempu di volu, ma a maiò parte sò camere di u tempu di volu è scanners laser, chì utilizanu una tecnulugia chjamata lidar (deteczione di luce è variazione) per misurà a prufundità di parechji punti in una maghjina brillandu. cù luce infrarossa.

I dati generati è catturati cù i sensori ToF sò assai utili perchè ponu furnisce a rilevazione di i pedoni, l'autentificazione di l'utilizatori basati nantu à e caratteristiche faciale, a mappatura di l'ambiente utilizendu algoritmi SLAM (localizzazione è mappatura simultanea), è più.

Stu sistema hè in realtà largamente utilizatu in robots, vitture auto-guide, è ancu avà u vostru dispositivu mobile. Per esempiu, sè vo site cù Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ, etc., u vostru telefunu hà una camera ToF!

Una camera ToF

2. Cumu funziona u sensoru di u tempu di u volu ?

Avà, vulemu dà una breve introduzione di ciò chì hè un sensoru di tempu di volu è cumu funziona.

ToFi sensori utilizanu laser minuscule per emette luce infrarossa, induve a luce resultanti rimbalza nantu à qualsiasi ughjettu è torna à u sensoru. Basatu nantu à a diffarenza di tempu trà l'emissione di luce è u ritornu à u sensoru dopu esse riflessu da l'ughjettu, u sensoru pò misurà a distanza trà l'ughjettu è u sensoru.

Oghje, esploreremu 2 modi in chì ToF usa u tempu di viaghju per determinà a distanza è a prufundità: utilizendu impulsi di timing, è utilizendu u cambiamentu di fase di onde modulate in amplitude.

Aduprà impulsi timed

Per esempiu, u travagliu illuminatu un mira cù un laser, poi misurà a luce riflessa cù un scanner, è dopu utilizendu a velocità di a luce per extrapolà a distanza di l'ughjettu per calculà precisamente a distanza viaghjata. Inoltre, a diffarenza in u tempu di ritornu di u laser è a lunghezza d'onda hè allora aduprata per fà una rapprisintazioni digitale 3D precisa è e caratteristiche di a superficia di u mira, è mape visualmente e so caratteristiche individuali.

Comu pudete vede sopra, a luce laser hè sparata è poi rimbalza l'ughjettu à u sensoru. Cù u tempu di ritornu laser, e camere ToF sò capaci di misurà distanze precise in un cortu periodu di tempu datu a velocità di u viaghju di a luce. (ToF cunvertisce à distanza) Questa hè a formula chì un analista usa per arrivà à a distanza esatta di un oggettu:

(vitezza di a luce x tempu di volu) / 2

ToF cunvertisce à distanza

Comu pudete vede, u cronometru cumminciarà mentre a luce hè spenta, è quandu u ricevitore riceve a luce di ritornu, u cronometru torna u tempu. Quandu si sottrae duie volte, u "tempu di volu" di a luce hè ottenuta, è a vitezza di a luce hè constante, cusì a distanza pò esse facilmente calculata cù a formula sopra. In questu modu, tutti i punti nantu à a superficia di l'ughjettu ponu esse determinati.

Aduprate u cambiamentu di fase di l'onda AM

Dopu, uToFpò ancu aduprà onde cuntinue per detectà u cambiamentu di fase di a luce riflessa per determinà a prufundità è a distanza.

Sfasamentu cù l'onda AM

En modulant l'amplitude, crée une source de lumière sinusoïdale à une fréquence connue, ce qui permet au détecteur de déterminer le déphasage de la lumière réfléchie en utilisant la formule suivante :

où c est la vitesse de la lumière (c = 3 × 10^8 m/s), λ est une longueur d'onde (λ = 15 m), et f est la fréquence, chaque point du capteur peut être facilement calculé en profondeur.

Tutte queste cose passanu assai veloce cum'è travagliamu à a velocità di a luce. Pudete imagine a precisione è a rapidità cù quale i sensori sò capaci di misurà? Lasciami dà un esempiu, a luce viaghja à una vitezza di 300.000 chilometri per seconda, se un ughjettu hè 5m luntanu da voi, a diferenza di tempu trà a luce chì abbanduneghja a camera è u ritornu hè di circa 33 nanosecondi, chì hè solu equivalente à 0,000000033 seconde! Wow! Per ùn dì, i dati catturati vi daranu una rapprisintazioni digitale 3D precisa per ogni pixel in l'imaghjini.

Indipendentemente da u principiu utilizatu, furnisce una fonte di luce chì illumina tutta a scena permette à u sensoru di determinà a prufundità di tutti i punti. Un tali risultatu vi dà una mappa di distanza induve ogni pixel codifica a distanza à u puntu currispundente in a scena. U seguitu hè un esempiu di un graficu di gamma ToF:

Un esempiu di un graficu di gamma ToF

Avà chì sapemu chì ToF funziona, perchè hè bonu? Perchè aduprà? Chì sò boni per ? Ùn vi ne preoccupate, ci sò parechji vantaghji di utilizà un sensor ToF, ma di sicuru ci sò alcune limitazioni.

3. I vantaghji di usu di sensori di u tempu di volu

Misurazione precisa è rapida

Comparatu à altri sensori di distanza, cum'è ultrasound o lasers, i sensori di u tempu di volu sò capaci di cumpone una maghjina 3D di una scena assai rapidamente. Per esempiu, una camera ToF pò fà questu solu una volta. Micca solu, u sensoru ToF hè capaci di detectà l'uggetti accuratamente in pocu tempu è ùn hè micca affettatu da l'umidità, a pressione di l'aria è a temperatura, facendu adattatu per l'usu interni è esterni.

longa distanza

Siccomu i sensori ToF utilizanu laser, sò ancu capaci di misurà longu distanzi è intervalli cù alta precisione. I sensori ToF sò flessibili perchè sò capaci di detectà oggetti vicini è luntanu di tutte e forme è dimensioni.

Hè ancu flessibile in u sensu chì pudete persunalizà l'ottica di u sistema per un rendiment ottimali, induve pudete sceglie u trasmettitore è i tipi di ricevitore è lenti per ottene u campu di vista desideratu.

Sicurezza

Preoccupatu chì u laser da uToFu sensoru ferite i vostri ochji? ùn ti ne fà! Parechji sensori ToF usanu avà un laser infrared di bassa putenza cum'è a fonte di luce è u guidanu cù impulsi modulati. U sensore risponde à i standard di sicurezza laser di Classe 1 per assicurà chì hè sicuru per l'ochju umanu.

costu efficace

Comparatu à l'altri tecnulugii di scansione di profondità 3D cum'è sistemi di càmera di luce strutturata o telemetri laser, i sensori ToF sò assai più economici paragunati à elli.

Malgradu tutte queste limitazioni, ToF hè sempre assai affidabile è un metudu assai veloce di catturà l'infurmazioni 3D.

4. Limitazioni di ToF

Ancu s'ellu ToF hà assai benefici, hà ancu limitazioni. Alcune di e limitazioni di ToF includenu:

• Luce sparsa

Se superfici assai brillanti sò assai vicinu à u vostru sensoru ToF, ponu sparghje troppu luce in u vostru ricevitore è creanu artefatti è riflessioni indesiderati, postu chì u vostru sensoru ToF solu deve riflette a luce una volta chì a misurazione hè pronta.

• Riflessioni multiple

Quandu si usanu sensori ToF in anguli è forme concave, ponu causà riflessioni indesiderati, cum'è a luce pò rimbalzare parechje volte, distortendu a misurazione.

• Luce ambientale

L'usu di a camera ToF all'aperto in u sole luminoso pò fà difficultà l'usu esternu. Questu hè duvuta à l'alta intensità di a luce di u sole chì face chì i pixel di sensori si saturanu rapidamente, facendu impussibile di detectà a luce reale riflessa da l'ughjettu.

• A cunclusione

sensori ToF èlente ToFpò esse usatu in una varietà di applicazioni. Da Cartografia 3D, Automatizazione Industriale, Rilevazione di Ostaculi, Cars Auto-Driving, Agricultura, Robotica, Navigazione Interna, Ricunniscenza di Gesture, Scanning d'Ogetti, Misurazioni, Surveglianza à Realtà Aumentata! L'applicazioni di a tecnulugia ToF sò infinite.

Pudete cuntattateci per qualsiasi necessità di lenti ToF.

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CH3651A f3.6mm F1.2 1/2″ IR850nm

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CH3652A f3.3mm F1.1 1/3″ IR850nm

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CH3653A f3.9mm F1.1 1/3″ IR850nm

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