1. Ի՞նչ է թռիչքի ժամանակի (ToF) սենսորը:

Ի՞նչ է թռիչքի ժամանակի տեսախցիկը: Արդյո՞ք տեսախցիկը ֆիքսում է ինքնաթիռի թռիչքը: Դա կապ ունի՞ ինքնաթիռների կամ ինքնաթիռների հետ։ Դե, դա իրականում շատ հեռու է:

ToF-ն այն ժամանակի չափումն է, որը պահանջվում է օբյեկտի, մասնիկի կամ ալիքի համար տարածություն անցնելու համար: Գիտեի՞ք, որ չղջիկների սոնար համակարգը աշխատում է: Թռիչքի ժամանակի համակարգը նման է:

Թռիչքի ժամանակի սենսորների շատ տեսակներ կան, բայց դրանց մեծ մասը թռիչքի ժամանակի տեսախցիկներն ու լազերային սկաներներն են, որոնք օգտագործում են lidar կոչվող տեխնոլոգիան (լույսի հայտնաբերում և տիրույթ), որպեսզի չափեն պատկերի տարբեր կետերի խորությունը՝ այն փայլեցնելով։ ինֆրակարմիր լույսով:

ToF սենսորների միջոցով ստեղծվող և հավաքագրված տվյալները շատ օգտակար են, քանի որ այն կարող է ապահովել հետիոտների հայտնաբերում, օգտատիրոջ նույնականացում՝ հիմնված դեմքի հատկությունների վրա, շրջակա միջավայրի քարտեզագրում՝ օգտագործելով SLAM (միաժամանակյա տեղայնացում և քարտեզագրում) ալգորիթմներ և այլն:

Այս համակարգը իրականում լայնորեն կիրառվում է ռոբոտների, ինքնակառավարվող մեքենաների և նույնիսկ այժմ ձեր շարժական սարքի մեջ: Օրինակ, եթե դուք օգտագործում եք Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ և այլն, ձեր հեռախոսն ունի ToF տեսախցիկ:

ToF տեսախցիկ

2. Ինչպե՞ս է աշխատում թռիչքի ժամանակի սենսորը:

Այժմ մենք կցանկանայինք հակիրճ ներկայացնել, թե ինչ է թռիչքի ժամանակի սենսորը և ինչպես է այն աշխատում:

ToFտվիչները օգտագործում են փոքրիկ լազերներ ինֆրակարմիր լույս արձակելու համար, որտեղ ստացված լույսը ցատկում է ցանկացած առարկայից և վերադառնում սենսորին: Հիմնվելով օբյեկտի կողմից արտացոլվելուց հետո լույսի արտանետման և սենսոր վերադարձի միջև ժամանակի տարբերության վրա, սենսորը կարող է չափել օբյեկտի և սենսորի միջև հեռավորությունը:

Այսօր մենք կուսումնասիրենք 2 եղանակ, թե ինչպես է ToF-ն օգտագործում ճանապարհորդության ժամանակը հեռավորությունը և խորությունը որոշելու համար՝ օգտագործելով ժամանակային իմպուլսներ և օգտագործելով ամպլիտուդի մոդուլացված ալիքների փուլային փոփոխություն:

Օգտագործեք ժամանակային իմպուլսներ

Օրինակ՝ այն աշխատում է՝ թիրախը լուսավորելով լազերով, այնուհետև չափելով արտացոլված լույսը սկաներով, այնուհետև օգտագործելով լույսի արագությունը՝ օբյեկտի հեռավորությունը էքստրապոլացնելու համար՝ ճշգրիտ հաշվարկելու անցած հեռավորությունը: Բացի այդ, լազերային վերադարձի ժամանակի և ալիքի երկարության տարբերությունն այնուհետև օգտագործվում է թիրախի ճշգրիտ թվային 3D ներկայացման և մակերևույթի առանձնահատկությունները պատրաստելու և դրա անհատական ​​առանձնահատկությունները տեսողականորեն գծագրելու համար:

Ինչպես տեսնում եք վերևում, լազերային լույսը դուրս է արձակվում և այնուհետև ցատկում առարկայից դեպի սենսոր: Լազերային վերադարձի ժամանակով ToF տեսախցիկները կարող են կարճ ժամանակում չափել ճշգրիտ հեռավորությունները՝ հաշվի առնելով լույսի շարժման արագությունը: (ToF-ը վերածվում է հեռավորության) Սա այն բանաձևն է, որն օգտագործում է վերլուծաբանը՝ օբյեկտի ճշգրիտ հեռավորությանը հասնելու համար.

(լույսի արագությունը x թռիչքի ժամանակ) / 2

ToF-ը վերածվում է հեռավորության

Ինչպես տեսնում եք, ժմչփը կսկսի, երբ լույսն անջատված է, և երբ ստացողը ստանա հետադարձ լույսը, ժմչփը կվերադարձնի ժամանակը: Երկու անգամ հանելիս ստացվում է լույսի «թռիչքի ժամանակը», իսկ լույսի արագությունը հաստատուն է, ուստի հեռավորությունը կարելի է հեշտությամբ հաշվարկել՝ օգտագործելով վերը նշված բանաձևը: Այս կերպ կարելի է որոշել օբյեկտի մակերեսի բոլոր կետերը։

Օգտագործեք AM ալիքի փուլային հերթափոխը

Հաջորդը, որToFկարող է նաև շարունակական ալիքներ օգտագործել՝ արտացոլված լույսի փուլային տեղաշարժը հայտնաբերելու համար՝ խորությունը և հեռավորությունը որոշելու համար:

Փուլային տեղաշարժ՝ օգտագործելով AM ալիքը

Ամպլիտուդը մոդուլավորելով՝ այն ստեղծում է հայտնի հաճախականությամբ սինուսոիդային լույսի աղբյուր՝ թույլ տալով դետեկտորին որոշել արտացոլված լույսի փուլային տեղաշարժը՝ օգտագործելով հետևյալ բանաձևը.

որտեղ c-ն լույսի արագությունն է (c = 3 × 10^8 մ/վ), λ-ը ալիքի երկարություն է (λ = 15 մ), իսկ f-ը հաճախականությունն է, սենսորի յուրաքանչյուր կետը կարելի է հեշտությամբ հաշվարկել խորությամբ:

Այս բոլոր բաները տեղի են ունենում շատ արագ, քանի որ մենք աշխատում ենք լույսի արագությամբ: Պատկերացնու՞մ եք, թե ինչ ճշգրտությամբ և արագությամբ են տվիչները կարողանում չափել: Օրինակ բերեմ, լույսը շարժվում է վայրկյանում 300,000 կիլոմետր արագությամբ, եթե օբյեկտը ձեզանից 5 մ հեռավորության վրա է, ապա տեսախցիկից դուրս գալու և վերադարձի լույսի միջև ժամանակի տարբերությունը կազմում է մոտ 33 նանվայրկյան, ինչը համարժեք է ընդամենը 0,000000033 վայրկյանի: Վա՜յ։ Էլ չենք խոսում, որ նկարահանված տվյալները ձեզ կտան ճշգրիտ 3D թվային ներկայացում պատկերի յուրաքանչյուր պիքսելի համար:

Անկախ օգտագործվող սկզբունքից, լույսի աղբյուրի ապահովումը, որը լուսավորում է ամբողջ տեսարանը, թույլ է տալիս սենսորին որոշել բոլոր կետերի խորությունը: Նման արդյունքը ձեզ տալիս է հեռավորության քարտեզ, որտեղ յուրաքանչյուր պիքսել կոդավորում է տեսարանի համապատասխան կետի հեռավորությունը: Ստորև բերված է ToF միջակայքի գրաֆիկի օրինակ.

ToF միջակայքի գրաֆիկի օրինակ

Այժմ, երբ մենք գիտենք, որ ToF-ն աշխատում է, ինչու է դա լավ: Ինչու՞ օգտագործել այն: Ինչի՞ համար են դրանք լավ: Մի անհանգստացեք, ToF սենսոր օգտագործելը շատ առավելություններ ունի, բայց, իհարկե, կան որոշ սահմանափակումներ:

3. Թռիչքի ժամանակի սենսորների օգտագործման առավելությունները

Ճշգրիտ և արագ չափում

Համեմատած հեռավորության այլ սենսորների հետ, ինչպիսիք են ուլտրաձայնը կամ լազերները, թռիչքի ժամանակի տվիչները կարող են շատ արագ կազմել տեսարանի 3D պատկերը: Օրինակ, ToF տեսախցիկը կարող է դա անել միայն մեկ անգամ: Ոչ միայն դա, ToF սենսորն ի վիճակի է կարճ ժամանակում ճշգրիտ հայտնաբերել առարկաները և չի ազդում խոնավության, օդի ճնշման և ջերմաստիճանի վրա, ինչը հարմար է դարձնում ինչպես ներքին, այնպես էլ դրսում օգտագործման համար:

երկար հեռավորություն

Քանի որ ToF սենսորներն օգտագործում են լազերներ, նրանք նաև ի վիճակի են մեծ ճշգրտությամբ չափել երկար տարածություններն ու միջակայքերը: ToF սենսորները ճկուն են, քանի որ նրանք ի վիճակի են հայտնաբերել մոտ և հեռավոր օբյեկտներ բոլոր ձևերի և չափերի:

Այն նաև ճկուն է այն առումով, որ դուք կարող եք հարմարեցնել համակարգի օպտիկան օպտիմալ կատարման համար, որտեղ կարող եք ընտրել հաղորդիչի և ստացողի տեսակները և ոսպնյակները՝ ցանկալի տեսադաշտը ստանալու համար:

Անվտանգություն

Անհանգստանում է, որ լազերային էToFսենսորը կվնասի ձեր աչքերը? մի անհանգստացեք! Շատ ToF սենսորներ այժմ օգտագործում են ցածր էներգիայի ինֆրակարմիր լազեր որպես լույսի աղբյուր և այն շարժում են մոդուլացված իմպուլսներով: Սենսորը համապատասխանում է 1-ին դասի լազերային անվտանգության ստանդարտներին՝ ապահովելու այն անվտանգությունը մարդու աչքի համար:

ծախսարդյունավետ

Համեմատած այլ 3D խորության տիրույթի սկանավորման տեխնոլոգիաների, ինչպիսիք են կառուցվածքային լուսային տեսախցիկի համակարգերը կամ լազերային հեռաչափերը, ToF սենսորները դրանց համեմատ շատ ավելի էժան են:

Չնայած այս բոլոր սահմանափակումներին, ToF-ը դեռ շատ հուսալի է և շատ արագ մեթոդ 3D տեղեկատվության հավաքագրման համար:

4. ToF-ի սահմանափակումները

Չնայած ToF-ն ունի բազմաթիվ առավելություններ, այն նաև ունի սահմանափակումներ: ToF-ի որոշ սահմանափակումներ ներառում են.

• Ցրված լույս

Եթե ​​շատ պայծառ մակերեսները շատ մոտ են ձեր ToF սենսորին, դրանք կարող են չափազանց շատ լույս ցրել ձեր ընդունիչի մեջ և ստեղծել արտեֆակտներ և անցանկալի արտացոլումներ, քանի որ ձեր ToF սենսորը պետք է արտացոլի լույսը միայն այն ժամանակ, երբ չափումը պատրաստ լինի:

• Բազմաթիվ արտացոլումներ

Անկյունների և գոգավոր ձևերի վրա ToF սենսորների օգտագործման դեպքում դրանք կարող են առաջացնել անցանկալի արտացոլումներ, քանի որ լույսը կարող է մի քանի անգամ ցատկել՝ խեղաթյուրելով չափումը:

• Շրջակա միջավայրի լույս

ToF տեսախցիկի օգտագործումը բացօթյա արևի լույսի ներքո կարող է դժվարացնել բացօթյա օգտագործումը: Դա պայմանավորված է արևի լույսի բարձր ինտենսիվությամբ, ինչը հանգեցնում է սենսորային պիքսելների արագ հագեցմանը, ինչը անհնար է դարձնում հայտնաբերել իրական լույսը, որն արտացոլվում է օբյեկտից:

• Եզրակացությունը

ToF սենսորներ ևToF ոսպնյակկարող է օգտագործվել տարբեր ծրագրերում: Սկսած 3D քարտեզագրումից, արդյունաբերական ավտոմատացումից, խոչընդոտների հայտնաբերումից, ինքնակառավարվող մեքենաներից, գյուղատնտեսությունից, ռոբոտաշինությունից, ներքին նավիգացիայից, ժեստերի ճանաչումից, օբյեկտների սկանավորումից, չափումներից, հսկողությունից մինչև հավելյալ իրականություն: ToF տեխնոլոգիայի կիրառությունները անսահման են:

ToF ոսպնյակների ցանկացած կարիքի համար կարող եք կապվել մեզ հետ:

Chuang An Optoelectronics-ը կենտրոնանում է բարձր հստակությամբ օպտիկական ոսպնյակների վրա՝ կատարյալ տեսողական բրենդ ստեղծելու համար

Chuang An Optoelectronics-ն այժմ արտադրել է մի շարք տեսակներTOF ոսպնյակներինչպիսիք են.

CH3651A f3.6 մմ F1.2 1/2 դյույմ IR850 նմ

CH3651B f3.6 մմ F1.2 1/2 դյույմ IR940 նմ

CH3652A f3.3 մմ F1.1 1/3 դյույմ IR850 նմ

CH3652B f3.3 մմ F1.1 1/3 դյույմ IR940 նմ

CH3653A f3.9 մմ F1.1 1/3 դյույմ IR850 նմ

CH3653B f3.9 մմ F1.1 1/3 դյույմ IR940 նմ

CH3654A f5.0 մմ F1.1 1/3 դյույմ IR850 նմ

CH3654B f5.0 մմ F1.1 1/3 դյույմ IR940 նմ