1. Zer da hegaldi-denbora (ToF) sentsore bat?

Zer da hegaldi-denbora kamera? Kamera al da hegazkinaren hegaldia jasotzen duena? Ba al du zerikusirik hegazkinekin edo hegazkinekin? Beno, benetan urrun dago!

ToF objektu, partikula edo uhin batek distantzia bat egiteko behar duen denboraren neurketa da. Ba al zenekien saguzar baten sonar sistemak funtzionatzen duela? Hegaldi-denbora sistema antzekoa da!

Hegaldi-denbora-sentsore mota asko daude, baina gehienak hegaldi-denbora-kamerak eta laser-eskanerak dira, lidar (argiaren detekzioa eta distantzia) izeneko teknologia erabiltzen dutenak irudi bateko hainbat punturen sakonera neurtzeko, distira eginez. argi infragorriarekin.

ToF sentsoreen bidez sortutako eta ateratako datuak oso erabilgarriak dira, oinezkoen detekzioa, erabiltzaileen autentifikazioa aurpegiko ezaugarrietan oinarrituta, SLAM (aldibereko lokalizazio eta mapeoa) algoritmoak erabiliz, eta abar eskain ditzaketelako.

Sistema hau oso erabilia da robotetan, auto gidatzen duten autoetan eta orain ere zure gailu mugikorretan. Adibidez, Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ, etab. erabiltzen ari bazara, zure telefonoak ToF kamera du!

ToF kamera bat

2. Nola funtzionatzen du hegaldi-denboraren sentsoreak?

Orain, hegaldi-denbora-sentsore bat zer den eta nola funtzionatzen duen azaldu nahi dugu.

ToFsentsoreek laser txiki-txikiak erabiltzen dituzte argi infragorria igortzeko, non sortzen den argiak edozein objekturi errebotatzen dion eta sentsorera itzultzen den. Objektuak islatu ondoren argiaren igorpenaren eta sentsorera itzultzearen arteko denbora-diferentziaren arabera, sentsoreak objektuaren eta sentsorearen arteko distantzia neur dezake.

Gaur, ToF-k bidaia-denbora nola erabiltzen duen distantzia eta sakonera zehazteko bi modu aztertuko ditugu: denbora-pultsuak erabiliz eta anplitude modulatutako uhinen fase-aldaketa erabiliz.

Erabili denborazko pultsuak

Esaterako, helburu bat laser batekin argiztatuz funtzionatzen du, ondoren islatutako argia eskaner batekin neurtuz, eta gero argiaren abiadura erabiliz objektuaren distantzia estrapolatzeko, bidaiatutako distantzia zehatz-mehatz kalkulatzeko. Horrez gain, laserren itzulera-denboraren eta uhin-luzeraren aldea erabiltzen da 3D irudikapen digital zehatza eta xedearen gainazaleko ezaugarriak egiteko, eta bere ezaugarri indibidualak bisualki mapatzeko.

Goian ikus dezakezun bezala, laser argia itzaltzen da eta, ondoren, objektua sentsorera itzultzen da. Laser itzulera denborarekin, ToF kamerak distantzia zehatzak neurtzeko gai dira denbora laburrean argiaren bidaiaren abiadura kontuan hartuta. (ToF distantzia bihurtzen da) Hau da analista batek objektu baten distantzia zehatzera iristeko erabiltzen duen formula:

(argiaren abiadura x hegaldiaren denbora) / 2

ToF distantzia bihurtzen da

Ikus dezakezunez, tenporizadorea argia itzalita dagoen bitartean hasiko da, eta hartzaileak itzulera argia jasotzen duenean, tenporizadoreak ordua itzuliko du. Bi aldiz kentzean, argiaren "hegaldi-denbora" lortzen da, eta argiaren abiadura konstantea da, beraz, distantzia erraz kalkula daiteke goiko formula erabiliz. Horrela, objektuaren gainazaleko puntu guztiak zehaztu daitezke.

Erabili AM uhinaren fase-aldaketa

Jarraian,ToFislatutako argiaren fase-aldaketa detektatzeko uhin jarraituak ere erabil ditzake sakonera eta distantzia zehazteko.

Fase-aldaketa AM uhina erabiliz

Anplitudea modulatuz, maiztasun ezaguna duen argi-iturri sinusoidala sortzen du, detektagailuak islatutako argiaren desfasea zehazteko formula hau erabiliz:

non c argiaren abiadura den (c = 3 × 10^8 m/s), λ uhin-luzera den (λ = 15 m) eta f maiztasuna den, sentsoreko puntu bakoitza erraz kalkula daiteke sakoneran.

Gauza hauek guztiak oso azkar gertatzen dira argiaren abiaduran lan egiten dugun heinean. Imajinatzen al duzu sentsoreek neurtzeko gai diren zehaztasuna eta abiadura? Adibide bat jar dezadan, argiak 300.000 kilometro segundoko abiaduran bidaiatzen du, objektu bat zugandik 5 m-ra badago, kameratik irten eta itzultzen den argiaren arteko denbora-aldea 33 nanosegundo ingurukoa da, hau da, 0,000000033 segundoren baliokidea baino ez! Aupa! Zer esanik ez, ateratako datuek irudiko pixel bakoitzeko 3D irudikapen digital zehatza emango dizute.

Erabilitako printzipioa edozein dela ere, eszena osoa argitzen duen argi-iturri bat emateak sentsoreak puntu guztien sakonera zehazteko aukera ematen du. Emaitza horrek distantzia-mapa bat ematen dizu, non pixel bakoitzak eszenako dagokion punturako distantzia kodetzen duen. ToF barruti grafiko baten adibidea da honakoa:

ToF barruti grafiko baten adibidea

ToF funtzionatzen duela dakigunez, zergatik da ona? Zergatik erabili? Zertarako balio dute? Ez kezkatu, ToF sentsore bat erabiltzeak abantaila asko ditu, baina noski muga batzuk ditu.

3. Hegaldi-denbora-sentsoreak erabiltzearen onurak

Neurketa zehatza eta azkarra

Ultrasoinuak edo laserrak bezalako distantzia-sentsore batzuekin alderatuta, hegaldi-denbora-sentsoreek eszena baten 3D irudia oso azkar osatzeko gai dira. Adibidez, ToF kamera batek behin bakarrik egin dezake. Ez hori bakarrik, ToF sentsoreak denbora laburrean objektuak zehaztasunez detektatzeko gai da eta ez du hezetasunak, airearen presioak eta tenperaturak eragiten, barruko zein kanpoko erabilerarako egokia da.

distantzia luzea

ToF sentsoreek laserrak erabiltzen dituztenez, distantzia eta distantzia luzeak zehaztasun handiz neurtzeko gai dira. ToF sentsoreak malguak dira, forma eta tamaina guztietako objektu hurbilak eta urrunak detektatzeko gai direlako.

Era berean, malgua da sistemaren optika pertsonalizatu ahal izateko errendimendu optimorako, non transmisore eta hargailu motak eta lenteak aukera ditzakezun nahi duzun ikus-eremua lortzeko.

Segurtasuna

Kezkatuta dagoen laserraToFsentsoreak zure begiak kaltetuko ditu? ez kezkatu! ToF sentsore askok potentzia baxuko laser infragorri bat erabiltzen dute argi iturri gisa eta pultsu modulatuekin gidatzen dute. Sentsoreak 1. klaseko laser segurtasun-arauak betetzen ditu giza begiarentzat segurua dela ziurtatzeko.

kostu eraginkorra

3D sakonera barruko eskaneatzeko beste teknologia batzuekin alderatuta, hala nola argi egituratutako kamera sistemak edo laser-telemetroak, ToF sentsoreak askoz merkeagoak dira haiekin alderatuta.

Muga horiek guztiak gorabehera, ToF oraindik oso fidagarria da eta 3D informazioa atzemateko metodo oso azkarra da.

4. ToFren mugak

ToF onura asko baditu ere, mugak ere baditu. ToFren muga batzuk honako hauek dira:

• Argi sakabanatua

Gainazal oso distiratsuak zure ToF sentsoretik oso gertu baldin badaude, baliteke argi gehiegi sakabanatu zure hargailura eta artefaktuak eta nahi ez diren islak sortzea, zure ToF sentsoreak neurketa prest dagoenean soilik islatu behar baitu argia.

• Gogoeta anitz

ToF sentsoreak izkinetan eta forma ahurretan erabiltzean, nahi ez diren islak eragin ditzakete, argia hainbat aldiz errebotatu baitezake, neurketa desitxuratuz.

• Giro-argia

ToF kamera kanpoan eguzki argitan erabiltzeak zaila egin dezake kanpoan erabiltzea. Eguzki-argiaren intentsitate handiari esker, sentsore-pixelak azkar saturatu egiten dira, eta ezinezkoa da objektuak islatutako benetako argia hautematea.

• Ondorioa

ToF sentsoreak etaToF lenteahainbat aplikaziotan erabil daiteke. 3D mapak, automatizazio industrialak, oztopoak hautematea, auto gidatzen diren autoak, nekazaritza, robotika, barruko nabigazioa, keinuak ezagutzeko, objektuen eskaneatzea, neurketak, zaintza errealitate areagoturaino! ToF teknologiaren aplikazioak amaigabeak dira.

ToF lenteen edozein beharretarako gurekin harremanetan jar zaitezke.

Chuang An Optoelectronics definizio handiko lente optikoetan zentratzen da ikusmen marka perfektua sortzeko

Chuang An Optoelektronikak gaur egun hainbat ekoiztu dituTOF lenteakhala nola:

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