1. Was ist ein TOF-Sensor (Time-of Flight?

Was ist eine Flugkamera? Ist es die Kamera, die den Flug des Flugzeugs erfasst? Hat es etwas mit Flugzeugen oder Flugzeugen zu tun? Nun, es ist eigentlich weit entfernt!

TOF ist ein Maß für die Zeit, die ein Objekt, ein Teilchen oder eine Welle benötigt, um eine Entfernung zu bewegen. Wussten Sie, dass das Sonarsystem eines Fledermaus funktioniert? Das Flugzeitsystem ist ähnlich!

Es gibt viele Arten von Flugzeitsensoren mit Infrarotlicht.

Die mit TOF -Sensoren generierten und erfassten Daten sind sehr nützlich, da sie Fußgängererkennung, Benutzerauthentifizierung basierend auf Gesichtsfunktionen, Umgebungszuordnungen mit SLAM -Algorithmen (gleichzeitige Lokalisierung und Mapping) und mehr bieten können.

Dieses System wird tatsächlich in Robotern, selbstfahrenden Autos und selbst jetzt in Ihrem mobilen Gerät verwendet. Wenn Sie beispielsweise Huawei P30 Pro, Oppo Rx17 Pro, LG G8 Thinq usw. verwenden, hat Ihr Telefon eine TOF -Kamera!

Eine TOF -Kamera

2. Wie funktioniert der Flugzeitssensor?

Jetzt möchten wir eine kurze Einführung des Flugzeits und wie es funktioniert.

TofSensoren verwenden winzige Laser, um Infrarotlicht zu emittieren, wobei das resultierende Licht jedes Objekt abspringt und zum Sensor zurückkehrt. Basierend auf dem Zeitunterschied zwischen der Lichtemission und der Rückkehr zum Sensor kann der Sensor den Abstand zwischen dem Objekt und dem Sensor messen.

Heute werden wir 2 Möglichkeiten untersuchen, wie TOF die Reisezeit nutzt, um die Entfernung und Tiefe zu bestimmen: Verwendung von Timing -Impulsen und Verwendung der Phasenverschiebung von modulierten Amplitudenwellen.

Verwenden Sie zeitgesteuerte Impulse

Zum Beispiel wird ein Ziel mit einem Laser beleuchtet, dann das reflektierte Licht mit einem Scanner gemessen und dann die Lichtgeschwindigkeit verwendet, um den Abstand des Objekts zu extrapolieren, um den zurückgelegten Abstand genau zu berechnen. Darüber hinaus wird der Unterschied in der Laserrückgabetast und der Wellenlänge verwendet, um eine genaue digitale 3D -Darstellung und Oberflächenmerkmale des Ziels vorzunehmen und seine individuellen Merkmale visuell zuzuordnen.

Wie Sie oben sehen können, wird das Laserlicht ausgeschossen und dann vom Objekt zurück zum Sensor abprallen. Mit der Laser -Rückkehrzeit können TOF -Kameras angesichts der Geschwindigkeit der Lichtreise genaue Entfernungen in kurzer Zeit messen. (TOF konvertiert in die Entfernung) Dies ist die Formel, die ein Analyst verwendet, um den genauen Abstand eines Objekts zu erreichen:

(Lichtgeschwindigkeit x Flugzeit) / 2

TOF konvertiert in die Entfernung

Wie Sie sehen können, beginnt der Timer, während das Licht ausgeschaltet ist. Wenn der Empfänger das Rückgabericht erhält, gibt der Timer die Zeit zurück. Beim zweimal Subtrahieren wird die „Flugzeit des Lichts“ erhalten, und die Lichtgeschwindigkeit ist konstant, sodass die Entfernung mit der obigen Formel leicht berechnet werden kann. Auf diese Weise können alle Punkte auf der Oberfläche des Objekts bestimmt werden.

Verwenden Sie die Phasenverschiebung der AM -Welle

Als nächstes dieTofkann auch kontinuierliche Wellen verwenden, um die Phasenverschiebung des reflektierten Lichts zu erkennen, um Tiefe und Entfernung zu bestimmen.

Phasenverschiebung mit AM Wave

Durch die Modulation der Amplitude erzeugt es eine sinusförmige Lichtquelle mit einer bekannten Frequenz, sodass der Detektor die Phasenverschiebung des reflektierten Lichts unter Verwendung der folgenden Formel bestimmen kann:

Wenn C die Lichtgeschwindigkeit (c = 3 × 10^8 m/s) ist, ist λ eine Wellenlänge (λ = 15 m) und F ist die Frequenz, jeder Punkt am Sensor kann leicht in der Tiefe berechnet werden.

All diese Dinge passieren sehr schnell, wenn wir mit Lichtgeschwindigkeit arbeiten. Können Sie sich die Präzision und Geschwindigkeit vorstellen, mit denen Sensoren messen können? Lassen Sie mich ein Beispiel geben, leichte Reisen mit einer Geschwindigkeit von 300.000 Kilometern pro Sekunde. Wenn ein Objekt 5 m von Ihnen entfernt ist, beträgt der Zeitunterschied zwischen dem Licht, das die Kamera verlässt, und die Rückkehr von etwa 33 Nanosekunden, was nur 0,000000033 Sekunden entspricht! Wow! Ganz zu schweigen davon, dass die erfassten Daten eine genaue 3D -digitale Darstellung für jedes Pixel im Bild erhalten.

Unabhängig vom verwendeten Prinzip kann der Sensor eine Lichtquelle ermöglicht, die die gesamte Szene beleuchtet, die Tiefe aller Punkte zu bestimmen. Ein solches Ergebnis gibt Ihnen eine Entfernungskarte, bei der jedes Pixel den Abstand zum entsprechenden Punkt in der Szene codiert. Das Folgende ist ein Beispiel für einen TOF -Bereichsgraphen:

Ein Beispiel für ein TOF -Bereichsdiagramm

Jetzt, wo wir wissen, dass TOF funktioniert, warum ist es gut? Warum es benutzen? Wofür sind sie gut? Keine Sorge, es gibt viele Vorteile, einen TOF -Sensor zu verwenden, aber natürlich gibt es einige Einschränkungen.

3. Die Vorteile der Verwendung von Flugzeitsensoren

Genaue und schnelle Messung

Im Vergleich zu anderen Entfernungssensoren wie Ultraschall oder Lasern können die Flugzeitsensoren sehr schnell ein 3D-Bild einer Szene zusammenstellen. Zum Beispiel kann eine TOF -Kamera dies nur einmal tun. Nicht nur das, der TOF -Sensor ist in der Lage, Objekte in kurzer Zeit genau zu erkennen und wird nicht von Luftfeuchtigkeit, Luftdruck und Temperatur beeinflusst, wodurch es sowohl für den Gebrauch in Innenräumen als auch für den Außenbereich geeignet ist.

Fernentfernung

Da TOF -Sensoren Laser verwenden, können sie auch große Strecken und Bereiche mit hoher Genauigkeit messen. TOF -Sensoren sind flexibel, weil sie in der Lage sind, nahe und weit entfernte Objekte aller Formen und Größen zu erkennen.

Es ist auch flexibel in dem Sinne, dass Sie die Optik des Systems für eine optimale Leistung anpassen können, wobei Sie die Sender- und Empfängertypen und -Linsen auswählen können, um das gewünschte Sichtfeld zu erhalten.

Sicherheit

Besorgt, dass der Laser aus demTofSensor wird deine Augen verletzen? Mach dir keine Sorgen! Viele TOF-Sensoren verwenden jetzt einen Infrarotlaser mit geringer Leistung als Lichtquelle und fahren ihn mit modulierten Impulsen. Der Sensor erfüllt Lasersicherheitsstandards der Klasse 1, um sicherzustellen, dass er für das menschliche Auge sicher ist.

kostengünstig

Im Vergleich zu anderen 3D -Tiefenbereichstabtechnologien wie strukturierten Lichtkamerasystemen oder Laser -Entfernungsfindern sind TOF -Sensoren im Vergleich dazu viel billiger.

Trotz all dieser Einschränkungen ist TOF immer noch sehr zuverlässig und eine sehr schnelle Methode zur Erfassung von 3D -Informationen.

4. Einschränkungen von TOF

Obwohl TOF viele Vorteile hat, hat es auch Einschränkungen. Einige der Einschränkungen von TOF umfassen:

• Verstreute Licht

Wenn sehr helle Oberflächen Ihrem TOF -Sensor sehr nahe stehen, können sie zu viel Licht in Ihren Empfänger verstreuen und Artefakte und unerwünschte Reflexionen erzeugen, da Ihr TOF -Sensor das Licht nur reflektieren muss, sobald die Messung fertig ist.

• Mehrere Überlegungen

Bei Verwendung von TOF -Sensoren an Ecken und konkaven Formen können sie unerwünschte Reflexionen verursachen, da das Licht mehrmals abprallen kann und die Messung verzerren kann.

• Umgebungslicht

Die Verwendung der TOF -Kamera im Freien im hellen Sonnenlicht kann die Verwendung im Freien schwierig machen. Dies ist auf die hohe Sonneneinstrahlung zurückzuführen, die dazu führt, dass die Sensorpixel schnell gesättigt werden, was es unmöglich macht, das vom Objekt reflektierte tatsächliche Licht zu erkennen.

• Der Abschluss

TOF -Sensoren undTOF Lenskann in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet werden. Von 3D-Kartierung, industrieller Automatisierung, Hinderniserkennung, selbstfahrende Autos, Landwirtschaft, Robotik, Innennavigation, Gestenerkennung, Objektscannen, Messungen, Überwachung zur Augmented Reality! Die Anwendungen der TOF -Technologie sind endlos.

Sie können uns für alle Anforderungen von TOF -Objektiven kontaktieren.

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