1. Kio estas tempo-de-flugo (ToF) sensilo?

Kio estas tempo-de-fluga fotilo? Ĉu la fotilo kaptas la flugon de la aviadilo? Ĉu ĝi havas ion rilaton kun aviadiloj aŭ aviadiloj? Nu, efektive estas malproksime!

ToF estas mezuro de la tempo necesa por objekto, partiklo aŭ ondo vojaĝi distancon. Ĉu vi sciis, ke la sonarsistemo de vesperto funkcias? La tempo-de-fluga sistemo estas simila!

Estas multaj specoj de tempo-de-flugo-sensiloj, sed la plej multaj estas temp-de-fluga fotiloj kaj lasero-skaniloj, kiuj uzas teknologion nomitan lidar (luma detekto kaj intervalo) por mezuri la profundon de diversaj punktoj en bildo brilante ĝin. kun infraruĝa lumo.

Datenoj generitaj kaj kaptitaj per ToF-sensiloj estas tre utilaj ĉar ĝi povas disponigi piedirantan detekton, uzantan aŭtentikigon bazitan sur vizaĝaj trajtoj, mediomapadon per SLAM (samtempa lokalizado kaj mapado) algoritmoj, kaj pli.

Ĉi tiu sistemo estas fakte vaste uzata en robotoj, aŭtoveturantaj aŭtoj, kaj eĉ nun via poŝtelefono. Ekzemple, se vi uzas Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ, ktp., via telefono havas ToF-fotilon!

ToF fotilo

2. Kiel funkcias la tempo-de-fluga sensilo?

Nun, ni ŝatus doni mallongan enkondukon pri kio estas tempo-de-fluga sensilo kaj kiel ĝi funkcias.

ToFsensiloj uzas etajn laserojn por elsendi infraruĝan lumon, kie la rezulta lumo resaltas de iu ajn objekto kaj revenas al la sensilo. Surbaze de la tempodiferenco inter la emisio de lumo kaj la reveno al la sensilo post esti reflektita de la objekto, la sensilo povas mezuri la distancon inter la objekto kaj la sensilo.

Hodiaŭ, ni esploros 2 manierojn kiel ToF uzas vojaĝdaŭron por determini distancon kaj profundon: uzante tempopulsojn, kaj uzante fazŝanĝon de amplitud-modulitaj ondoj.

Uzu tempigitajn pulsojn

Ekzemple, ĝi funkcias lumigante celon per lasero, tiam mezurante la reflektitan lumon per skanilo, kaj tiam uzante la lumrapidecon por eksterpoli la distancon de la objekto por precize kalkuli la distancon vojaĝitan. Krome, la diferenco en lasera reventempo kaj ondolongo tiam kutimas fari precizan ciferecan 3D-reprezentadon kaj surfactrajtojn de la celo, kaj vide mapi ĝiajn individuajn ecojn.

Kiel vi povas vidi supre, lasera lumo estas pafita kaj poste resaltas de la objekto reen al la sensilo. Kun la lasera revena tempo, ToF-fotiloj kapablas mezuri precizajn distancojn en mallonga tempodaŭro donita la rapidecon de lumvojaĝado. (ToF konvertas al distanco) Jen la formulo kiun analizisto uzas por alveni al la preciza distanco de objekto:

(rapideco de lumo x tempo de flugo) / 2

ToF konvertas al distanco

Kiel vi povas vidi, la tempigilo komenciĝos dum la lumo estas malŝaltita, kaj kiam la ricevilo ricevas la revenan lumon, la tempigilo revenos la tempon. Subtrahante dufoje, la "tempo de flugo" de lumo estas akirita, kaj la lumrapideco estas konstanta, do distanco povas esti facile kalkulita per la formulo supre. Tiamaniere, ĉiuj punktoj sur la surfaco de la objekto povas esti determinitaj.

Uzu la fazŝanĝon de la AM-ondo

Poste, laToFpovas ankaŭ uzi kontinuajn ondojn por detekti la fazŝanĝon de la reflektita lumo por determini profundon kaj distancon.

Fazoŝanĝo uzante AM-ondon

Modulante la amplitudon, ĝi kreas sinusoidan lumfonton kun konata frekvenco, permesante al la detektilo determini la fazŝanĝon de la reflektita lumo uzante la sekvan formulon:

kie c estas la lumrapideco (c = 3 × 10^8 m/s), λ estas ondolongo (λ = 15 m), kaj f estas la frekvenco, ĉiu punkto sur la sensilo povas esti facile kalkulita en profundo.

Ĉiuj ĉi tiuj aferoj okazas tre rapide dum ni laboras kun la lumrapideco. Ĉu vi povas imagi la precizecon kaj rapidecon per kiuj sensiloj kapablas mezuri? Mi donu ekzemplon, lumo vojaĝas kun rapideco de 300.000 kilometroj sekundo, se objekto estas 5m for de vi, la tempodiferenco inter la lumo forlasanta la fotilon kaj revenanta estas ĉirkaŭ 33 nanosekundoj, kio estas nur ekvivalenta al 0,000000033 sekundoj! Ho! Sen mencii, la kaptitaj datumoj donos al vi precizan 3D-ciferecan reprezenton por ĉiu pikselo en la bildo.

Sendepende de la principo uzata, provizi lumfonton, kiu lumigas la tutan scenon, permesas al la sensilo determini la profundon de ĉiuj punktoj. Tia rezulto donas al vi distancmapon kie ĉiu pikselo kodas la distancon al la responda punkto en la sceno. La sekvanta estas ekzemplo de ToF-intervala grafiko:

Ekzemplo de ToF-intervala grafiko

Nun kiam ni scias, ke ToF funkcias, kial ĝi estas bona? Kial uzi ĝin? Por kio ili utilas? Ne maltrankviliĝu, estas multaj avantaĝoj uzi ToF-sensilon, sed kompreneble ekzistas iuj limigoj.

3. La avantaĝoj de uzado de tempo-de-flugo-sensiloj

Preciza kaj rapida mezurado

Kompare kun aliaj distancsensiloj kiel ultrasono aŭ laseroj, tempo-de-flugsensiloj kapablas formi 3D bildon de sceno tre rapide. Ekzemple, ToF-fotilo povas fari tion nur unufoje. Ne nur tio, la ToF-sensilo kapablas detekti objektojn precize en mallonga tempo kaj ne estas tuŝita de humido, aerpremo kaj temperaturo, igante ĝin taŭga por endoma kaj subĉiela uzo.

longa distanco

Ĉar ToF-sensiloj uzas laserojn, ili ankaŭ kapablas mezuri longajn distancojn kaj intervalojn kun alta precizeco. ToF-sensiloj estas flekseblaj ĉar ili kapablas detekti proksimajn kaj malproksimajn objektojn de ĉiuj formoj kaj grandecoj.

Ĝi ankaŭ estas fleksebla en la senco, ke vi povas personecigi la optikon de la sistemo por optimuma rendimento, kie vi povas elekti la dissendilo- kaj ricevilospecojn kaj lensojn por akiri la deziratan vidkampon.

Sekureco

Maltrankviliĝis ke la lasero de laToFsentilo vundos viajn okulojn? ne zorgu! Multaj ToF-sensiloj nun uzas malalt-potencan infraruĝan laseron kiel la lumfonton kaj veturas ĝin per modulitaj pulsoj. La sensilo plenumas la klasajn 1-laserajn sekurecajn normojn por certigi, ke ĝi estas sekura por la homa okulo.

koste efika

Kompare kun aliaj 3D-profundintervalaj skanaj teknologioj kiel ekzemple strukturitaj malpezaj fotilaj sistemoj aŭ laseraj distancmezuriloj, ToF-sensiloj estas multe pli malmultekostaj kompare kun ili.

Malgraŭ ĉiuj ĉi tiuj limigoj, ToF ankoraŭ estas tre fidinda kaj tre rapida metodo por kapti 3D-informojn.

4. Limigoj de ToF

Kvankam ToF havas multajn avantaĝojn, ĝi ankaŭ havas limigojn. Kelkaj el la limigoj de ToF inkluzivas:

• Disigita lumo

Se tre helaj surfacoj estas tre proksimaj al via ToF-sensilo, ili povas disĵeti tro da lumo en vian ricevilon kaj krei artefaktojn kaj nedeziratajn reflektojn, ĉar via ToF-sensilo nur bezonas reflekti la lumon post kiam mezurado estas preta.

• Multoblaj reflektoj

Kiam oni uzas ToF-sensilojn sur anguloj kaj konkavaj formoj, ili povas kaŭzi nedeziratajn reflektojn, ĉar la lumo povas resalti plurfoje, distordante la mezuradon.

• Ambienta lumo

Uzi la ToF-fotilon ekstere en hela sunlumo povas malfaciligi subĉielan uzon. Tio ŝuldiĝas al la alta intenseco de sunlumo igante la sensilpikselojn rapide saturi, farante malebla detekti la faktan lumon reflektitan de la objekto.

• La konkludo

ToF-sensiloj kajToF-lensopovas esti uzata en diversaj aplikoj. De 3D-Mapado, Industria Aŭtomatigo, Obstaklo-Detekto, Memveturaj Aŭtoj, Agrikulturo, Robotiko, Endoma Navigado, Gesta Rekono, Objekta Skanado, Mezuradoj, Gvatado ĝis Pliigita Realo! La aplikoj de ToF-teknologio estas senfinaj.

Vi povas kontakti nin por ajna bezono de ToF-lensoj.

Chuang An Optoelectronics fokusiĝas al altdifinaj optikaj lensoj por krei perfektan vidan markon

Chuang An Optoelektroniko nun produktis diversajnTOF-lensojkiel ekzemple:

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