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

Ի՞նչ է թռիչքի ժամանակը չափող տեսախցիկը։ Արդյո՞ք դա այն տեսախցիկն է, որը ֆիքսում է ինքնաթիռի թռիչքը։ Արդյո՞ք դա կապ ունի ինքնաթիռների հետ, թե՞ ինքնաթիռների։ Իրականում դա շատ հեռու է։

Թռիչքի ժամանակի գործակիցը (ToF) այն ժամանակի չափումն է, որը պահանջվում է առարկայի, մասնիկի կամ ալիքի համար որոշակի հեռավորություն անցնելու համար: Գիտեի՞ք, որ չղջիկի սոնար համակարգը գործում է: Թռիչքի ժամանակի համակարգը նման է:

Կան թռիչքի ժամանակի սենսորների բազմաթիվ տեսակներ, բայց դրանց մեծ մասը թռիչքի ժամանակի տեսախցիկներ և լազերային սկաներներ են, որոնք օգտագործում են լիդար (լույսի հայտնաբերում և տիրույթի որոշում) կոչվող տեխնոլոգիա՝ պատկերի տարբեր կետերի խորությունը չափելու համար՝ այն ինֆրակարմիր լույսով լուսավորելու միջոցով։

ToF սենսորների միջոցով ստեղծված և հավաքագրված տվյալները շատ օգտակար են, քանի որ դրանք կարող են ապահովել հետիոտնի հայտնաբերում, օգտատիրոջ նույնականացում դեմքի գծերի հիման վրա, միջավայրի քարտեզագրում՝ օգտագործելով SLAM (միաժամանակյա տեղայնացում և քարտեզագրում) ալգորիթմներ և այլն։

Այս համակարգը իրականում լայնորեն օգտագործվում է ռոբոտներում, ինքնավար մեքենաներում և նույնիսկ հիմա ձեր բջջային սարքերում: 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։

Հիմա մենք կցանկանայինք համառոտ ներկայացնել, թե ինչ է թռիչքի ժամանակի սենսորը և ինչպես է այն աշխատում։

ToFՍենսորները օգտագործում են փոքրիկ լազերներ՝ ինֆրակարմիր լույս արձակելու համար, որտեղ ստացված լույսը անդրադարձվում է ցանկացած առարկայից և վերադառնում սենսորին: Լույսի արձակման և առարկայի կողմից անդրադարձվելուց հետո սենսորին վերադառնալու միջև եղած ժամանակային տարբերության հիման վրա, սենսորը կարող է չափել առարկայի և սենսորի միջև եղած հեռավորությունը:

Այսօր մենք կուսումնասիրենք 2 եղանակ, թե ինչպես է ToF-ը օգտագործում ճանապարհորդության ժամանակը հեռավորությունը և խորությունը որոշելու համար՝ օգտագործելով ժամանակային իմպուլսներ և օգտագործելով ամպլիտուդային մոդուլացված ալիքների փուլային տեղաշարժը։

Օգտագործեք ժամանակային իմպուլսներ

Օրինակ, այն աշխատում է՝ թիրախը լուսավորելով լազերով, այնուհետև անդրադարձած լույսը չափելով սկաներով, ապա լույսի արագությունն օգտագործելով՝ օբյեկտի հեռավորությունը էքստրապոլացնելու համար՝ անցած հեռավորությունը ճշգրիտ հաշվարկելու համար: Բացի այդ, լազերի վերադարձի ժամանակի և ալիքի երկարության տարբերությունը այնուհետև օգտագործվում է թիրախի ճշգրիտ թվային եռաչափ պատկերը և մակերեսային առանձնահատկությունները ստանալու, ինչպես նաև դրա առանձին առանձնահատկությունները տեսողականորեն քարտեզագրելու համար:

Ինչպես տեսնում եք վերևում, լազերային լույսը դուրս է արձակվում, ապա անդրադարձվում է առարկայից՝ վերադառնալով սենսորին: Լազերի վերադարձի ժամանակի շնորհիվ ToF տեսախցիկները կարողանում են կարճ ժամանակահատվածում չափել ճշգրիտ հեռավորություններ՝ հաշվի առնելով լույսի տարածման արագությունը: (ToF-ը վերածվում է հեռավորության): Սա այն բանաձևն է, որն վերլուծաբանն օգտագործում է առարկայի ճշգրիտ հեռավորությունը որոշելու համար.

(լույսի արագություն x թռիչքի ժամանակ) / 2

ToF-ը փոխակերպվում է հեռավորության

Ինչպես տեսնում եք, ժամանակաչափը կմեկնարկի, երբ լույսը անջատված է, և երբ ընդունիչը ստանա հետադարձ լույսը, ժամանակաչափը կվերադարձնի ժամանակը։ Երկու անգամ հանելիս ստացվում է լույսի «թռիչքի ժամանակը», և լույսի արագությունը հաստատուն է, ուստի հեռավորությունը կարելի է հեշտությամբ հաշվարկել վերը նշված բանաձևի միջոցով։ Այս կերպ կարելի է որոշել առարկայի մակերեսի բոլոր կետերը։

Օգտագործեք AM ալիքի փուլային տեղաշարժը

Հաջորդը,ToFկարող է նաև օգտագործել անընդհատ ալիքներ՝ անդրադարձված լույսի փուլային տեղաշարժը հայտնաբերելու և խորությունը և հեռավորությունը որոշելու համար։

Փուլային տեղաշարժ՝ օգտագործելով AM ալիք

Ամպլիտուդը մոդուլացնելով՝ այն ստեղծում է հայտնի հաճախականությամբ սինուսոիդալ լույսի աղբյուր, որը թույլ է տալիս դետեկտորին որոշել անդրադարձված լույսի փուլային տեղաշարժը՝ օգտագործելով հետևյալ բանաձևը.

որտեղ c-ն լույսի արագությունն է (c = 3 × 10^8 մ/վ), λ-ն ալիքի երկարությունն է (λ = 15 մ), իսկ f-ը՝ հաճախականությունը, սենսորի վրա յուրաքանչյուր կետի խորությունը կարելի է հեշտությամբ հաշվարկել։

Այս ամենը տեղի է ունենում շատ արագ, քանի որ մենք աշխատում ենք լույսի արագությամբ։ Կարո՞ղ եք պատկերացնել, թե ինչ ճշգրտությամբ և արագությամբ են սենսորները կարողանում չափել։ Թույլ տվեք օրինակ բերել. լույսը տարածվում է վայրկյանում 300,000 կիլոմետր արագությամբ, եթե առարկան գտնվում է ձեզանից 5 մ հեռավորության վրա, տեսախցիկից լույսի դուրս գալու և վերադարձի միջև ժամանակային տարբերությունը կազմում է մոտ 33 նանովայրկյան, որը համարժեք է ընդամենը 0.000000033 վայրկյանի։ Վա՜յ։ Անգամ չեմ խոսում այն ​​մասին, որ ստացված տվյալները ձեզ կտան պատկերի յուրաքանչյուր պիքսելի ճշգրիտ եռաչափ թվային ներկայացում։

Անկախ օգտագործվող սկզբունքից, ամբողջ տեսարանը լուսավորող լույսի աղբյուր ապահովելը թույլ է տալիս սենսորին որոշել բոլոր կետերի խորությունը: Նման արդյունքը ձեզ տալիս է հեռավորության քարտեզ, որտեղ յուրաքանչյուր պիքսել կոդավորում է տեսարանի համապատասխան կետի հեռավորությունը: Հետևյալը ToF միջակայքի գրաֆիկի օրինակ է.

ToF միջակայքի գրաֆիկի օրինակ

Հիմա, երբ մենք գիտենք, որ ToF-ը աշխատում է, ինչո՞ւ է այն լավ։ Ինչո՞ւ օգտագործել այն։ Ինչի՞ համար են դրանք լավ։ Մի անհանգստացեք, ToF սենսոր օգտագործելը բազմաթիվ առավելություններ ունի, բայց, իհարկե, կան նաև որոշ սահմանափակումներ։

3. Թռիչքի ժամանակի սենսորների օգտագործման առավելությունները

Ճշգրիտ և արագ չափում

Համեմատած այլ հեռավորության սենսորների, ինչպիսիք են ուլտրաձայնային կամ լազերային սենսորները, թռիչքի ժամանակի սենսորները կարող են շատ արագ ստեղծել տեսարանի եռաչափ պատկեր: Օրինակ, ToF տեսախցիկը կարող է դա անել միայն մեկ անգամ: Ավելին, ToF սենսորը կարող է կարճ ժամանակում ճշգրիտ հայտնաբերել օբյեկտները և չի ազդվում խոնավությունից, օդի ճնշումից և ջերմաստիճանից, ինչը այն հարմար է դարձնում ինչպես ներսի, այնպես էլ դրսի օգտագործման համար:

երկար հեռավորություն

Քանի որ ToF սենսորները օգտագործում են լազերներ, դրանք նաև կարող են բարձր ճշգրտությամբ չափել մեծ հեռավորություններ և հեռավորություններ: ToF սենսորները ճկուն են, քանի որ կարող են հայտնաբերել բոլոր ձևերի և չափերի մոտ և հեռու օբյեկտներ:

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

Անվտանգություն

Մտահոգված է, որ լազերըToFՍենսորը կվնասի՞ ձեր աչքերը։ Մի անհանգստացեք։ Շատ ToF սենսորներ այժմ օգտագործում են ցածր հզորության ինֆրակարմիր լազեր որպես լույսի աղբյուր և այն ուղղորդում են մոդուլացված իմպուլսներով։ Սենսորը համապատասխանում է 1-ին դասի լազերային անվտանգության չափանիշներին՝ ապահովելով դրա անվտանգությունը մարդու աչքի համար։

ծախսարդյունավետ

Համեմատած այլ եռաչափ խորության տիրույթի սկանավորման տեխնոլոգիաների հետ, ինչպիսիք են կառուցվածքային լույսի տեսախցիկների համակարգերը կամ լազերային հեռաչափերը, ToF սենսորները շատ ավելի էժան են դրանց համեմատ։

Այս բոլոր սահմանափակումներին չնայած, ToF-ը դեռևս շատ հուսալի և շատ արագ մեթոդ է եռաչափ տեղեկատվություն ստանալու 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 մակերեսներ 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 չափումը պատրաստ լինելուց հետո։

• Բազմակի արտացոլումներ

Երբ ToF սենսորներն օգտագործվում են անկյուններում և գոգավոր ձևերի վրա, դրանք կարող են անցանկալի արտացոլումներ առաջացնել, քանի որ լույսը կարող է մի քանի անգամ անդրադարձվել՝ աղավաղելով չափումը։

• Շրջապատի լույս

ToF տեսախցիկը դրսում օգտագործելը պայծառ արևի լույսի ներքո կարող է դժվարացնել դրա օգտագործումը։ Սա պայմանավորված է արևի լույսի բարձր ինտենսիվությամբ, որը հանգեցնում է սենսորի պիքսելների արագ հագեցմանը, ինչը անհնար է դարձնում օբյեկտից անդրադարձած իրական լույսի հայտնաբերումը։

• Եզրակացությունը

ToF սենսորներ ևToF օբյեկտիվկարող է օգտագործվել բազմազան կիրառություններում։ 3D քարտեզագրումից, արդյունաբերական ավտոմատացումից, խոչընդոտների հայտնաբերումից, ինքնավար մեքենաներից, գյուղատնտեսությունից, ռոբոտաշինությունից, ներքին նավիգացիայից, ժեստերի ճանաչումից, օբյեկտների սկանավորումից, չափումներից, հսկողությունից մինչև լրացված իրականություն։ ToF տեխնոլոգիայի կիրառությունները անվերջ են։

ToF ոսպնյակների հետ կապված ցանկացած կարիքի համար կարող եք կապվել մեզ հետ։

Chuang An Optoelectronics-ը կենտրոնանում է բարձր թույլտվության օպտիկական ոսպնյակների վրա՝ կատարյալ տեսողական ապրանքանիշ ստեղծելու համար։

Chuang An Optoelectronics-ը այժմ արտադրել է մի շարքTOF 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″ IR850nm

CH3654B f5.0 մմ F1.1 1/3″ IR940nm