1. Hvad er en tid-of-flight (TOF) sensor?

Hvad er et tids-af-flight-kamera? Er det kameraet, der fanger flyvningen i flyet? Har det noget at gøre med fly eller fly? Det er faktisk langt væk!

TOF er et mål for den tid, det tager for et objekt, partikel eller bølge at rejse en afstand. Vidste du, at en Bat's Sonar System fungerer? Tids-af-flight-systemet er ens!

Der er mange slags tids-af-fly-sensorer, men de fleste er tid på flight-kameraer og laserskannere, der bruger en teknologi kaldet Lidar (lysdetektion og spænder) til at måle dybden af ​​forskellige punkter i et billede ved at skinne det med infrarødt lys.

Data genereret og fanget ved hjælp af TOF -sensorer er meget nyttigt, da de kan give fodgængerdetektion, brugergodkendelse baseret på ansigtstræk, miljøkortlægning ved hjælp af SLAM (samtidig lokalisering og kortlægning) algoritmer og mere.

Dette system er faktisk vidt brugt i robotter, selvkørende biler og endda nu din mobile enhed. For eksempel, hvis du bruger Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ osv., Har din telefon et TOF -kamera!

Et TOF -kamera

2. Hvordan fungerer tids-af-flight-sensoren?

Nu vil vi gerne give en kort introduktion af, hvad en tid-of-flight-sensor er, og hvordan den fungerer.

TofSensorer bruger små lasere til at udsende infrarødt lys, hvor det resulterende lys springer ud af ethvert objekt og vender tilbage til sensoren. Baseret på tidsforskellen mellem emission af lys og tilbagevenden til sensoren efter at have været reflekteret af objektet, kan sensoren måle afstanden mellem objektet og sensoren.

I dag vil vi udforske 2 måder, hvordan TOF bruger rejsetid til at bestemme afstand og dybde: ved hjælp af timingimpulser og ved hjælp af faseskift af amplitude -modulerede bølger.

Brug tidsbestemte pulser

For eksempel fungerer det ved at belyse et mål med en laser, derefter måle det reflekterede lys med en scanner og derefter bruge lysets hastighed til at ekstrapolere afstanden på objektet til nøjagtigt at beregne den kørte afstand. Derudover bruges forskellen i laserreturtid og bølgelængde derefter til at fremstille en nøjagtig digital 3D -repræsentation og overfladefunktioner i målet og visuelt kortlægge dens individuelle funktioner.

Som du kan se ovenfor, fyres laserlys ud og hopper derefter af genstanden tilbage til sensoren. Med laser -returtid er TOF -kameraer i stand til at måle nøjagtige afstande på kort tid i betragtning af hastigheden på lysrejser. (TOF konverterer til afstand) Dette er den formel, som en analytiker bruger til at nå frem til den nøjagtige afstand af et objekt:

(Hastighed af lys x flyvningstid) / 2

Tof konverterer til afstand

Som du kan se, starter timeren, mens lyset er slukket, og når modtageren modtager returlyset, returnerer timeren tiden. Når man trækker to gange, opnås ”tidsflyvningstid”, og lysets hastighed er konstant, så afstand kan let beregnes ved hjælp af formlen ovenfor. På denne måde kan alle punkter på overfladen af ​​objektet bestemmes.

Brug faseskiftet af AM -bølgen

DerefterTofKan også bruge kontinuerlige bølger til at detektere faseskiftet af det reflekterede lys for at bestemme dybde og afstand.

Faseskift ved hjælp af AM -bølge

Ved at modulere amplituden skaber det en sinusformet lyskilde med en kendt frekvens, hvilket giver detektoren mulighed for at bestemme faseskiftet af det reflekterede lys ved hjælp af følgende formel:

Hvor C er lysets hastighed (C = 3 × 10^8 m/s), er λ en bølgelængde (λ = 15 m), og F er frekvensen, hvert punkt på sensoren kan let beregnes i dybden.

Alle disse ting sker meget hurtigt, da vi arbejder med lysets hastighed. Kan du forestille dig den præcision og hastighed, som sensorer er i stand til at måle? Lad mig give et eksempel, lys bevæger sig med en hastighed på 300.000 kilometer i sekundet, hvis et objekt er 5 m væk fra dig, er tidsforskellen mellem lyset, der forlader kameraet og returnering, ca. 33 nanosekunder, hvilket kun svarer til 0,000000033 sekunder! Wow! For ikke at nævne, de indfangede data vil give dig en nøjagtig 3D -digital repræsentation for hver pixel på billedet.

Uanset det anvendte princip, giver det at give en lyskilde, der belyser hele scenen, sensoren at bestemme dybden af ​​alle punkter. Et sådant resultat giver dig et afstandskort, hvor hver pixel koder for afstanden til det tilsvarende punkt i scenen. Følgende er et eksempel på en TOF -rækkegraf:

Et eksempel på en TOF -rækkegraf

Nu hvor vi ved, at TOF fungerer, hvorfor er det godt? Hvorfor bruge det? Hvad er de gode til? Bare rolig, der er mange fordele ved at bruge en TOF -sensor, men selvfølgelig er der nogle begrænsninger.

3. Fordelene ved at bruge sensorer til flyvning

Nøjagtig og hurtig måling

Sammenlignet med andre afstandssensorer, såsom ultralyd eller lasere, er sensorer tids-of-flight i stand til at komponere et 3D-billede af en scene meget hurtigt. For eksempel kan et TOF -kamera kun gøre dette én gang. Ikke kun det, TOF -sensoren er i stand til at detektere objekter nøjagtigt på kort tid og påvirkes ikke af fugtighed, lufttryk og temperatur, hvilket gør den velegnet til både indendørs og udendørs brug.

lang afstand

Da TOF -sensorer bruger lasere, er de også i stand til at måle lange afstande og varierer med høj nøjagtighed. TOF -sensorer er fleksible, fordi de er i stand til at registrere nær og langt genstande i alle former og størrelser.

Det er også fleksibelt i den forstand, at du er i stand til at tilpasse systemets optik til optimal ydelse, hvor du kan vælge sender- og modtagertyper og linser for at få det ønskede synsfelt.

Sikkerhed

Bekymret for, at laseren fraTofSensor vil skade dine øjne? Bare rolig! Mange TOF-sensorer bruger nu en infrarød laser med lav effekt som lyskilden og driver den med modulerede impulser. Sensoren opfylder klasse 1 -lasersikkerhedsstandarder for at sikre, at det er sikkert for det menneskelige øje.

omkostningseffektiv

Sammenlignet med andre scanningsteknologier med 3D -dybdeområder, såsom strukturerede lette kamerasystemer eller laserområder, er TOF -sensorer meget billigere sammenlignet med dem.

På trods af alle disse begrænsninger er TOF stadig meget pålidelig og en meget hurtig metode til at fange 3D -information.

4. Begrænsninger af TOF

Selvom TOF har mange fordele, har det også begrænsninger. Nogle af TOF's begrænsninger inkluderer:

• Spredt lys

Hvis meget lyse overflader er meget tæt på din TOF -sensor, kan de sprede for meget lys ind i din modtager og skabe artefakter og uønskede refleksioner, da din TOF -sensor kun behøver at afspejle lyset, når målingen er klar.

• Flere refleksioner

Når man bruger TOF -sensorer på hjørner og konkave former, kan de forårsage uønskede refleksioner, da lyset kan afvise flere gange og fordreje målingen.

• Omgivende lys

Brug af TOF -kameraet udendørs i lyst sollys kan gøre det vanskeligt udendørs. Dette skyldes den høje intensitet af sollys, der får sensorpixels til hurtigt at mætte, hvilket gør det umuligt at detektere det faktiske lys, der reflekteres fra objektet.

• Konklusionen

TOF -sensorer ogTOF -linsekan bruges i forskellige applikationer. Fra 3D-kortlægning, industriel automatisering, forhindringsdetektion, selvkørende biler, landbrug, robotik, indendørs navigation, gestusgenkendelse, objektscanning, målinger, overvågning til augmented reality! Anvendelserne af TOF -teknologi er uendelige.

Du kan kontakte os for alle behov for TOF -linser.

Chuang en optoelektronik fokuserer på optiske linser med high-definition for at skabe et perfekt visuelt brand

Chuang en optoelektronik har nu produceret en række forskelligeTOF -linsersåsom:

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