1. Mis on lennuaja (TOF) andur?

Mis on lennuaja kaamera? Kas see on kaamera, mis jäädvustab lennuki lendu? Kas sellel on midagi pistmist lennukite või lennukitega? Noh, see on tegelikult kaugel!

TOF on vahemaa liikumiseks objekti, osakese või laine jaoks kuluv aeg. Kas teadsite, et nahkhiire sonarisüsteem töötab? Lennuaja süsteem on sarnane!

Lennuaegade andureid on palju, kuid enamik neist on lennuaja kaamerad ja laserskannerited, mis kasutavad tehnoloogiat nimega Lidar (valguse tuvastamine ja ulatus), et mõõta pildi erinevate punktide sügavust, särades seda infrapunavalgusega.

TOF -andurite abil loodud ja jäädvustatud andmed on väga kasulikud, kuna see võib pakkuda jalakäijate avastamist, näofunktsioonide põhjal kasutajate autentimist, keskkonna kaardistamist SLAM -i (samaaegse lokaliseerimise ja kaardistamise) algoritmid ja palju muud.

Seda süsteemi kasutatakse tegelikult laialdaselt robotites, isesõitvates autodes ja isegi nüüd teie mobiilseadmetes. Näiteks kui kasutate Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ jne, on teie telefonil TOF -kaamera!

TOF -kaamera

2. Kuidas lennuaja andur töötab?

Nüüd tahaksime anda lühikese tutvustuse, mis on lennuaja andur ja kuidas see töötab.

TofAndurid kasutavad infrapunavalguse eraldamiseks pisikesi lasereid, kus saadud valgus põrkub igast objektist välja ja naaseb andurisse. Tuginedes valguse emissiooni ja andurisse tagasipöördumise ajavahest pärast objekti peegeldamist, saab andur mõõta objekti ja anduri vahelist kaugust.

Täna uurime kahte viisi, kuidas TOF kasutab vahemaa ja sügavuse määramiseks reisiaega: ajastusmpulsside kasutamine ja amplituudi moduleeritud lainete faasi nihutamine.

Kasutage ajastatud impulsse

Näiteks toimib see sihtmärki laseriga, mõõtes seejärel peegeldunud valgust skanneriga ja kasutades seejärel valguse kiirust objekti kauguse ekstrapoleerimiseks, et täpselt arvutada läbitud vahemaa. Lisaks kasutatakse seejärel laser tagastamise aja ja lainepikkuse erinevust täpse digitaalse 3D -esituse ja sihtmärgi pinnaomaduste loomiseks ning visuaalselt selle individuaalsed omadused.

Nagu eespool näete, vallandatakse laservalgus välja ja põrkub siis objekti tagasi anduri juurde. Laseri tagastamise ajaga saavad TOF -kaamerad mõõta lühikese aja jooksul täpseid vahemaid, arvestades kerge liikumise kiirust. (TOF teisendab vahemaa) See on valem, mida analüütik kasutab objekti täpse kauguse jõudmiseks:

(valguse kiirus x lennu aeg) / 2

TOF teiseneb kauguseks

Nagu näete, algab taimer, kui valgus on välja lülitatud, ja kui vastuvõtja saab tagasituleku, tagastab taimer aja. Kaks korda lahutamisel saadakse valguse lendude aeg ja valguse kiirus on konstantne, seetõttu saab vahemaa hõlpsasti arvutada, kasutades ülaltoodud valemit. Sel viisil saab kindlaks määrata kõik objekti pinnal olevad punktid.

Kasutage AM -laine faasi nihet

JärgmisenaTofSügavuse ja vahemaa määramiseks võib peegeldunud valguse faasinihe tuvastamiseks kasutada ka pidevaid laineid.

Faasi nihe AM -laine abil

Amplituudi moduleerimisega loob see teadaoleva sagedusega sinusoidaalse valgusallika, võimaldades detektoril määrata peegeldunud valguse faasi nihe järgmise valemi abil:

Kui C on valguse kiirus (C = 3 × 10^8 m/s), on λ lainepikkus (λ = 15 m) ja F on sagedus, iga anduri punkti saab sügavuselt hõlpsasti arvutada.

Kõik need asjad toimuvad väga kiiresti, kui töötame valguse kiirusel. Kas te kujutate ette täpsust ja kiirust, millega andurid suudavad mõõta? Lubage mul tuua näide, et kerge sõidab kiirusega 300 000 kilomeetrit sekundis, kui objekt on teiest 5 m kaugusel, on kaamerast lahkuva valguse ja tagasipöördumise vaheline ajavahe umbes 33 nanosekundit, mis on vaid võrreldav 0,000000033 sekundiga! Vau! Rääkimata sellest, et jäädvustatud andmed annavad teile täpse 3D -digitaalse esituse iga pildi piksli kohta.

Sõltumata kasutatavast põhimõttest võimaldab kogu stseeni valgustav valgusallikas anduril kindlaks teha kõigi punktide sügavus. Selline tulemus annab teile vahemaakaardi, kus iga pikslit kodeerib stseeni vastava punkti kauguse. Järgnev on näide TOF -i vahemiku graafikust:

Näide TOF -i vahemiku graafikust

Nüüd, kui me teame, et TOF töötab, miks see on hea? Miks seda kasutada? Milleks nad head on? Ärge muretsege, TOF -anduri kasutamisel on palju eeliseid, kuid muidugi on mõned piirangud.

3. lennuaja andurite kasutamise eelised

Täpne ja kiire mõõtmine

Võrreldes teiste kauganduritega, näiteks ultraheli või laseritega, on lennuaja andurid võimelised koostama stseeni 3D-pildi väga kiiresti. Näiteks saab TOF -kaamera seda teha ainult üks kord. Mitte ainult, et TOF -andur suudab objekte lühikese aja jooksul täpselt tuvastada ja niiskuse, õhurõhk ja temperatuur ei mõjuta seda, muutes selle sobivaks nii sise- kui ka välistingimustes kasutamiseks.

pikamaa

Kuna TOF -andurid kasutavad lasereid, on nad võimelised mõõtma ka pikki vahemaid ja vahemikke suure täpsusega. TOF -andurid on paindlikud, kuna nad suudavad tuvastada igasuguse kuju ja suurusega objekte ja kaugeid objekte.

See on ka paindlik selles mõttes, et suudate süsteemi optimaalseks jõudluseks kohandada, kus saate soovitud vaatevälja saamiseks valida saatja ja vastuvõtjatüübid ning läätsed.

Ohutus

Muretsenud, et laserTofAndur teeb teie silmadele haiget? Ärge muretsege! Paljud TOF-andurid kasutavad valgusallikana nüüd vähese energiatarbega infrapunalaserit ja sõidavad seda moduleeritud impulssidega. Andur vastab 1. klassi laserohutusstandarditele, et tagada see inimsilmale ohutu.

kuluefektiivne

Võrreldes teiste 3D -sügavuse vahemiku skaneerimise tehnoloogiatega, näiteks struktureeritud kergete kaamerasüsteemide või laservahemikuga, on TOF -andurid nendega võrreldes palju odavamad.

Vaatamata kõigile neile piirangutele on TOF endiselt väga usaldusväärne ja väga kiire meetod 3D -teabe hõivamiseks.

4. TOF piirangud

Ehkki TOFil on palju eeliseid, on sellel ka piiranguid. Mõned TOF -i piirangud hõlmavad järgmist:

• Hajutatud valgus

Kui väga heledad pinnad on teie TOF -andurile väga lähedal, võivad need teie vastuvõtjasse liiga palju valgust hajutada ja tekitada esemeid ja soovimatuid peegeldusi, kuna teie TOF -andur peab valgust kajastama ainult siis, kui mõõtmine on valmis.

• Mitu peegeldust

TOF -andurite kasutamisel nurkadel ja nõgusal kujul võivad need põhjustada soovimatuid peegeldusi, kuna valgus võib mitu korda põrgata, moonutades mõõtmist.

• Ümbritsev valgus

TOF -kaamera kasutamine õues eredas päikesevalguses võib välistingimustes kasutada keeruliseks. Selle põhjuseks on päikesevalguse kõrge intensiivsus, mis põhjustab anduri pikslite kiiret küllastumist, muutes esemest peegelduva tegeliku valguse tuvastamise võimatuks.

• Järeldus

TOF -andurid jaTOF -objektiivsaab kasutada erinevates rakendustes. 3D-kaardistamisest, tööstusautomaatikast, takistuste tuvastamisest, isesõitvatest autodest, põllumajandusest, robootikast, siseruumides navigeerimist, žestide äratundmist, objektide skaneerimist, mõõtmisi, suurendatud reaalsuse jälgimist! TOF -tehnoloogia rakendused on lõputud.

TOF -läätsede vajaduste saamiseks võite meiega ühendust võtta.

Chuang optoelektroonika keskendub kõrglahutusega optilistel läätsedel, et luua täiuslik visuaalne kaubamärk

Chuang optoelektroonika on nüüd tootnud mitmesuguseidTOF -läätsednagu:

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