1. Beth yw synhwyrydd amser-hedfan (ToF)?

Beth yw camera amser-hedfan? Ai'r camera sy'n dal hediad yr awyren? Oes ganddo rywbeth i'w wneud ag awyrennau neu awyrennau? Wel, mae'n bell iawn i ffwrdd mewn gwirionedd!

Mae ToF yn fesur o'r amser y mae'n ei gymryd i wrthrych, gronyn neu don deithio pellter. Oeddech chi'n gwybod bod system sonar ystlum yn gweithio? Mae'r system amser-hedfan yn debyg!

Mae yna lawer o fathau o synwyryddion amser-hedfan, ond y rhan fwyaf yw camerâu amser-hedfan a sganwyr laser, sy'n defnyddio technoleg o'r enw lidar (canfod a mesur golau) i fesur dyfnder gwahanol bwyntiau mewn delwedd trwy ei disgleirio â golau is-goch.

Mae data a gynhyrchir a'i gipio gan ddefnyddio synwyryddion ToF yn ddefnyddiol iawn gan y gall ddarparu canfod cerddwyr, dilysu defnyddwyr yn seiliedig ar nodweddion wyneb, mapio'r amgylchedd gan ddefnyddio algorithmau SLAM (lleoleiddio a mapio ar yr un pryd), a mwy.

Defnyddir y system hon yn helaeth mewn robotiaid, ceir hunan-yrru, a hyd yn oed nawr eich dyfais symudol. Er enghraifft, os ydych chi'n defnyddio Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ, ac ati, mae gan eich ffôn gamera ToF!

Camera ToF

2. Sut mae'r synhwyrydd amser-hedfan yn gweithio?

Nawr, hoffem roi cyflwyniad byr o beth yw synhwyrydd amser hedfan a sut mae'n gweithio.

ToFMae synwyryddion yn defnyddio laserau bach i allyrru golau is-goch, lle mae'r golau sy'n deillio o hyn yn bownsio oddi ar unrhyw wrthrych ac yn dychwelyd i'r synhwyrydd. Yn seiliedig ar y gwahaniaeth amser rhwng allyrru golau a'r dychweliad i'r synhwyrydd ar ôl cael ei adlewyrchu gan y gwrthrych, gall y synhwyrydd fesur y pellter rhwng y gwrthrych a'r synhwyrydd.

Heddiw, byddwn yn archwilio 2 ffordd y mae ToF yn defnyddio amser teithio i bennu pellter a dyfnder: defnyddio curiadau amseru, a defnyddio symudiad cyfnod tonnau wedi'u modiwleiddio ag osgled.

Defnyddiwch bylsiau amseredig

Er enghraifft, mae'n gweithio trwy oleuo targed gyda laser, yna mesur y golau adlewyrchol gyda sganiwr, ac yna defnyddio cyflymder golau i allosod pellter y gwrthrych i gyfrifo'r pellter a deithiwyd yn fanwl gywir. Yn ogystal, defnyddir y gwahaniaeth yn amser dychwelyd a thonfedd y laser i wneud cynrychiolaeth 3D digidol cywir a nodweddion arwyneb y targed, a mapio ei nodweddion unigol yn weledol.

Fel y gallwch weld uchod, mae golau laser yn cael ei danio allan ac yna'n bownsio oddi ar y gwrthrych yn ôl i'r synhwyrydd. Gyda'r amser dychwelyd laser, mae camerâu ToF yn gallu mesur pellteroedd cywir mewn cyfnod byr o amser o ystyried cyflymder teithio golau. (Mae ToF yn trosi'n bellter) Dyma'r fformiwla y mae dadansoddwr yn ei defnyddio i gyrraedd union bellter gwrthrych:

(cyflymder golau x amser hedfan) / 2

Mae ToF yn trosi i bellter

Fel y gallwch weld, bydd yr amserydd yn cychwyn tra bo'r golau i ffwrdd, a phan fydd y derbynnydd yn derbyn y golau dychwelyd, bydd yr amserydd yn dychwelyd yr amser. Wrth dynnu ddwywaith, ceir "amser hedfan" golau, ac mae cyflymder golau yn gyson, felly gellir cyfrifo pellter yn hawdd gan ddefnyddio'r fformiwla uchod. Yn y modd hwn, gellir pennu pob pwynt ar wyneb y gwrthrych.

Defnyddiwch y sifftiad cyfnod o'r don AM

Nesaf, yToFgall hefyd ddefnyddio tonnau parhaus i ganfod sifftiad cyfnod y golau adlewyrchol i bennu dyfnder a phellter.

Newid cyfnod gan ddefnyddio ton AM

Drwy fodiwleiddio'r osgled, mae'n creu ffynhonnell golau sinwsoidaidd gydag amledd hysbys, gan ganiatáu i'r synhwyrydd bennu sifftiad cyfnod y golau adlewyrchol gan ddefnyddio'r fformiwla ganlynol:

lle mae c yn gyflymder golau (c = 3 × 10^8 m/s), λ yn donfedd (λ = 15 m), ac f yw'r amledd, gellir cyfrifo pob pwynt ar y synhwyrydd yn hawdd yn fanwl.

Mae'r holl bethau hyn yn digwydd yn gyflym iawn wrth i ni weithio ar gyflymder golau. Allwch chi ddychmygu'r cywirdeb a'r cyflymder y mae synwyryddion yn gallu mesur? Gadewch i mi roi enghraifft, mae golau'n teithio ar gyflymder o 300,000 cilomedr yr eiliad, os yw gwrthrych 5m i ffwrdd oddi wrthych, y gwahaniaeth amser rhwng y golau yn gadael y camera ac yn dychwelyd yw tua 33 nanoeiliad, sydd ond yn cyfateb i 0.000000033 eiliad! Wow! Heb sôn, bydd y data a gipiwyd yn rhoi cynrychiolaeth ddigidol 3D gywir i chi ar gyfer pob picsel yn y ddelwedd.

Waeth beth yw'r egwyddor a ddefnyddir, mae darparu ffynhonnell golau sy'n goleuo'r olygfa gyfan yn caniatáu i'r synhwyrydd bennu dyfnder pob pwynt. Mae canlyniad o'r fath yn rhoi map pellter i chi lle mae pob picsel yn amgodio'r pellter i'r pwynt cyfatebol yn yr olygfa. Dyma enghraifft o graff amrediad ToF:

Enghraifft o graff amrediad ToF

Nawr ein bod ni'n gwybod bod ToF yn gweithio, pam mae'n dda? Pam ei ddefnyddio? Beth maen nhw'n dda ar ei gyfer? Peidiwch â phoeni, mae yna lawer o fanteision i ddefnyddio synhwyrydd ToF, ond wrth gwrs mae yna rai cyfyngiadau.

3. Manteision defnyddio synwyryddion amser hedfan

Mesur cywir a chyflym

O'i gymharu â synwyryddion pellter eraill fel uwchsain neu laserau, mae synwyryddion amser-hedfan yn gallu llunio delwedd 3D o olygfa yn gyflym iawn. Er enghraifft, dim ond unwaith y gall camera ToF wneud hyn. Nid yn unig hynny, mae'r synhwyrydd ToF yn gallu canfod gwrthrychau'n gywir mewn amser byr ac nid yw lleithder, pwysedd aer a thymheredd yn effeithio arno, gan ei wneud yn addas i'w ddefnyddio dan do ac yn yr awyr agored.

pellter hir

Gan fod synwyryddion ToF yn defnyddio laserau, maent hefyd yn gallu mesur pellteroedd a chyfnodau hir gyda chywirdeb uchel. Mae synwyryddion ToF yn hyblyg oherwydd eu bod yn gallu canfod gwrthrychau agos a phell o bob siâp a maint.

Mae hefyd yn hyblyg yn yr ystyr eich bod chi'n gallu addasu opteg y system ar gyfer perfformiad gorau posibl, lle gallwch chi ddewis y mathau a'r lensys o drosglwyddyddion a derbynyddion i gael y maes golygfa a ddymunir.

Diogelwch

Yn poeni bod y laser o'rToFa fydd y synhwyrydd yn brifo'ch llygaid? peidiwch â phoeni! Mae llawer o synwyryddion ToF bellach yn defnyddio laser is-goch pŵer isel fel y ffynhonnell golau ac yn ei yrru â phylsiau wedi'u modiwleiddio. Mae'r synhwyrydd yn bodloni safonau diogelwch laser Dosbarth 1 i sicrhau ei fod yn ddiogel i'r llygad dynol.

cost-effeithiol

O'i gymharu â thechnolegau sganio amrediad dyfnder 3D eraill fel systemau camera golau strwythuredig neu fesuryddion pellter laser, mae synwyryddion ToF yn llawer rhatach o'u cymharu â nhw.

Er gwaethaf yr holl gyfyngiadau hyn, mae ToF yn dal i fod yn ddibynadwy iawn ac yn ddull cyflym iawn o gasglu gwybodaeth 3D.

4. Cyfyngiadau ToF

Er bod gan ToF lawer o fanteision, mae ganddo gyfyngiadau hefyd. Mae rhai o gyfyngiadau ToF yn cynnwys:

• Golau gwasgaredig

Os yw arwynebau llachar iawn yn agos iawn at eich synhwyrydd ToF, gallant wasgaru gormod o olau i'ch derbynnydd a chreu arteffactau ac adlewyrchiadau diangen, gan mai dim ond ar ôl i'r mesuriad fod yn barod y mae angen i'ch synhwyrydd ToF adlewyrchu'r golau.

• Adlewyrchiadau lluosog

Wrth ddefnyddio synwyryddion ToF ar gorneli a siapiau ceugrwm, gallant achosi adlewyrchiadau diangen, gan y gall y golau bownsio i ffwrdd sawl gwaith, gan ystumio'r mesuriad.

• Golau amgylchynol

Gall defnyddio'r camera ToF yn yr awyr agored mewn golau haul llachar ei gwneud hi'n anodd ei ddefnyddio yn yr awyr agored. Mae hyn oherwydd dwyster uchel golau haul sy'n achosi i bicseli'r synhwyrydd ddirlawn yn gyflym, gan ei gwneud hi'n amhosibl canfod y golau gwirioneddol sy'n cael ei adlewyrchu o'r gwrthrych.

• Y casgliad

Synwyryddion ToF aLens ToFgellir ei ddefnyddio mewn amrywiaeth o gymwysiadau. O Fapio 3D, Awtomeiddio Diwydiannol, Canfod Rhwystrau, Ceir Hunan-Yrriadol, Amaethyddiaeth, Roboteg, Mordwyo Dan Do, Adnabod Ystumiau, Sganio Gwrthrychau, Mesuriadau, Gwyliadwriaeth i Realiti Estynedig! Mae cymwysiadau technoleg ToF yn ddiddiwedd.

Gallwch gysylltu â ni am unrhyw anghenion lensys ToF.

Mae Chuang An Optoelectronics yn canolbwyntio ar lensys optegol diffiniad uchel i greu brand gweledol perffaith.

Mae Chuang An Optoelectronics bellach wedi cynhyrchu amrywiaeth oLensys TOFfel:

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