1. Co je to senzor času (TOF)?

Co je to kamera času? Je to kamera, která zachycuje let letadla? Má to něco společného s letadly nebo letadly? No, je to vlastně dlouhá cesta!

TOF je míra doby, kdy je na dálku na dálku, pro objekt, částici nebo vlnu. Věděli jste, že funguje sonarový systém netopýra? Systém času letu je podobný!

Existuje mnoho druhů senzorů času letu, ale většina z nich jsou fotoaparáty a laserové skenery, které používají technologii zvanou lidar (detekce a rozsah světla) k měření hloubky různých bodů v obrázku tím s infračerveným světlem.

Data generovaná a zachycená pomocí senzorů TOF jsou velmi užitečná, protože mohou poskytovat detekci chodců, autentizaci uživatelů založené na funkcích obličeje, mapování prostředí pomocí algoritmů SLAM (simultánní lokalizace a mapování) a další.

Tento systém je ve skutečnosti široce používán u robotů, automobilů s vlastním pohonem a dokonce i nyní ve vašem mobilním zařízení. Pokud například používáte Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 THETQ atd., Váš telefon má kameru TOF!

Kamera TOF

2. Jak funguje senzor času?

Nyní bychom chtěli stručně zavést, co je senzor času letu a jak to funguje.

TOFSenzory používají malé lasery k emitování infračerveného světla, kde výsledné světlo odrazí jakýkoli objekt a vrací se do senzoru. Na základě časového rozdílu mezi emisí světla a návratem k senzoru po odrazu objektu může senzor měřit vzdálenost mezi objektem a senzorem.

Dnes prozkoumáme 2 způsoby, jak TOF používá dobu cestování k určení vzdálenosti a hloubky: pomocí časovacích impulsů a pomocí fázového posunu amplitudových modulovaných vln.

Použijte časované impulsy

Například funguje osvětlením cíle laserem, poté měří odražené světlo skenerem a poté pomocí rychlosti světla extrapoluje vzdálenost objektu, aby přesně vypočítala ujetou vzdálenost. Kromě toho se rozdíl v době návratnosti a vlnové délky laseru potom používá k vytvoření přesného digitálního 3D reprezentace a povrchových prvků cíle a vizuálně zmapuje jeho jednotlivé rysy.

Jak vidíte výše, laserové světlo je vystřeleno a poté odrazí předmět zpět k senzoru. S časem návratnosti laseru jsou kamery TOF schopny měřit přesné vzdálenosti v krátkém časovém období vzhledem k rychlosti světelného cestování. (TOF se převede na vzdálenost) Toto je vzorec, který analytik používá k dosažení přesné vzdálenosti objektu:

(Rychlost světla X Čas letu) / 2

TOF se převádí na vzdálenost

Jak vidíte, časovač začne, když je světlo vypnuto, a když přijímač obdrží návratové světlo, časovač vrátí čas. Při odečtení dvakrát se získá „čas letu“ světla a rychlost světla je konstantní, takže vzdálenost lze snadno vypočítat pomocí výše uvedeného vzorce. Tímto způsobem lze určit všechny body na povrchu objektu.

Použijte fázový posun vlny AM

Dále,TOFK určení hloubky a vzdálenosti může také použít kontinuální vlny k detekci fázového posunu odraženého světla.

Fázový posun pomocí AM Wave

Modulací amplitudy vytváří zdroj sinusového světla se známou frekvencí, což umožňuje detektoru určit fázový posun odraženého světla pomocí následujícího vzorce:

Kde C je rychlost světla (c = 3 × 10^8 m/s), λ je vlnová délka (λ = 15 m) a f je frekvence, každý bod na senzoru lze snadno vypočítat do hloubky.

Všechny tyto věci se dějí velmi rychle, když pracujeme rychlostí světla. Dokážete si představit přesnost a rychlost, s jakou senzory jsou schopny měřit? Dovolte mi, abych uvedl příklad, světlo cestuje rychlostí 300 000 kilometrů za sekundu, pokud je objekt od vás 5 metrů od vás, časový rozdíl mezi světlem opouštějícím kameru a návratem je asi 33 nanosekund, což odpovídá pouze 0,000000033 sekundy! Páni! Nemluvě o tom, že zachycená data vám poskytnou přesnou 3D digitální reprezentaci pro každý pixel na obrázku.

Bez ohledu na použitý princip, poskytnutí světelného zdroje, který osvětluje celou scénu, umožňuje senzoru určit hloubku všech bodů. Takový výsledek vám poskytuje mapu vzdálenosti, kde každý pixel kóduje vzdálenost od odpovídajícího bodu ve scéně. Následuje příklad grafu rozsahu TOF:

Příklad grafu TOF rozsahu

Nyní, když víme, že TOF funguje, proč je to dobré? Proč to používat? K čemu jsou dobré? Nebojte se, existuje mnoho výhod používání senzoru TOF, ale samozřejmě existují určitá omezení.

3. Výhody používání senzorů času na letu

Přesné a rychlé měření

Ve srovnání s jinými senzory vzdálenosti, jako jsou ultrazvukové nebo lasery, jsou senzory času letu schopny velmi rychle tvořit 3D obraz scény. Například kamera TOF to může udělat pouze jednou. Senzor TOF je nejen to, že je schopen přesně detekovat objekty v krátké době a není ovlivněn vlhkostí, tlakem vzduchu a teplotou, což je vhodné pro vnitřní i venkovní použití.

Na dlouhá vzdálenost

Protože senzory TOF používají lasery, jsou také schopny měřit velké vzdálenosti a rozsahy s vysokou přesností. Senzory TOF jsou flexibilní, protože jsou schopny detekovat blízké a vzdálené předměty všech tvarů a velikostí.

Je také flexibilní v tom smyslu, že jste schopni přizpůsobit optiku systému pro optimální výkon, kde si můžete vybrat typy vysílače a přijímače a čočky, abyste získali požadované zorné pole.

Bezpečnost

Obával se, že laser zTOFSenzor vám bolí oči? Neboj se! Mnoho Senzorů TOF nyní používá jako zdroj světla infračerveného laseru s nízkým výkonem a řídí jej modulovanými impulsy. Senzor splňuje laserové bezpečnostní standardy třídy 1, aby se zajistilo, že je pro lidské oko bezpečný.

nákladově efektivní

Ve srovnání s jinými technologiemi skenování 3D hloubky, jako jsou strukturované systémy fotoaparátu nebo laserové rozsah, jsou Senzory TOF ve srovnání s nimi mnohem levnější.

Přes všechna tato omezení je TOF stále velmi spolehlivý a velmi rychlý způsob zachycení 3D informací.

4. omezení TOF

Přestože TOF má mnoho výhod, má také omezení. Mezi omezení TOF patří:

• Rozptýlené světlo

Pokud jsou velmi jasné povrchy velmi blízko vašeho senzoru TOF, mohou do vašeho přijímače rozptýlit příliš mnoho světla a vytvořit artefakty a nežádoucí odrazy, protože váš senzor TOF musí odrážet pouze světlo, jakmile je měření připraveno.

• Více odrazů

Při použití senzorů TOF na rohy a konkávních tvarech mohou způsobit nežádoucí odrazy, protože světlo se může několikrát odrazit a zkreslit měření.

• Okolní světlo

Použití kamery TOF venku na jasném slunečním světle může ztěžovat venkovní použití. Je to způsobeno vysokou intenzitou slunečního světla, což způsobuje, že pixely senzoru se rychle nasycují, což znemožňuje detekci skutečného světla odráženého z objektu.

• Závěr

Senzory TOF aTOF čočkalze použít v různých aplikacích. Od 3D mapování, průmyslové automatizace, detekce překážek, automobilů, zemědělství, robotiky, vnitřní navigace, rozpoznávání gest, skenování objektů, měření, dohled nad rozšířenou realitou! Aplikace technologie TOF jsou nekonečné.

Můžete nás kontaktovat pro všechny potřeby čoček TOF.

Chuang Optoelectronics se zaměřuje na optické čočky s vysokým rozlišením a vytvoří perfektní vizuální značku

Chuang A optoelectronics nyní vytvořila řaduČočky TOFnapříklad:

CH3651A F3,6 mm F1.2 1/2 ″ IR850NM

CH3651B F3,6 mm F1.2 1/2 ″ IR940NM

CH3652A F3,3 mm F1.1 1/3 ″ IR850NM

CH3652B F3,3 mm F1.1 1/3 ″ IR940NM

CH3653A F3,9 mm F1.1 1/3 ″ IR850NM

CH3653B F3,9 mm F1.1 1/3 ″ IR940NM

CH3654A F5,0 mm F1.1 1/3 ″ IR850NM

CH3654B F5,0 mm F1.1 1/3 ″ IR940NM