1. Apa itu sensor waktu penerbangan (TOF)?

Apa itu kamera waktu penerbangan? Apakah kamera yang menangkap penerbangan pesawat? Apakah ada hubungannya dengan pesawat atau pesawat? Yah, itu sebenarnya jauh sekali!

TOF adalah ukuran waktu yang dibutuhkan untuk suatu objek, partikel atau gelombang untuk menempuh jarak. Tahukah Anda bahwa sistem sonar kelelawar berfungsi? Sistem waktu penerbangan serupa!

Ada banyak jenis sensor waktu penerbangan, tetapi sebagian besar adalah kamera waktu penerbangan dan pemindai laser, yang menggunakan teknologi yang disebut lidar (deteksi cahaya dan berkisar) untuk mengukur kedalaman berbagai titik dalam suatu gambar dengan bersinar dengan cahaya inframerah.

Data yang dihasilkan dan ditangkap menggunakan sensor TOF sangat berguna karena dapat memberikan deteksi pejalan kaki, otentikasi pengguna berdasarkan fitur wajah, pemetaan lingkungan menggunakan algoritma SLAM (lokalisasi simultan dan pemetaan), dan banyak lagi.

Sistem ini sebenarnya banyak digunakan dalam robot, mobil self-driving, dan bahkan sekarang perangkat seluler Anda. Misalnya, jika Anda menggunakan Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ, dll., Ponsel Anda memiliki kamera TOF!

Kamera tof

2. Bagaimana cara kerja sensor waktu penerbangan?

Sekarang, kami ingin memberikan pengenalan singkat tentang apa itu sensor waktu penerbangan dan bagaimana cara kerjanya.

TofSensor menggunakan laser kecil untuk memancarkan cahaya inframerah, di mana cahaya yang dihasilkan memantul dari benda apa pun dan kembali ke sensor. Berdasarkan perbedaan waktu antara emisi cahaya dan pengembalian ke sensor setelah dipantulkan oleh objek, sensor dapat mengukur jarak antara objek dan sensor.

Hari ini, kita akan mengeksplorasi 2 cara bagaimana TOF menggunakan waktu perjalanan untuk menentukan jarak dan kedalaman: menggunakan pulsa waktu, dan menggunakan pergeseran fase gelombang termodulasi amplitudo.

Gunakan pulsa waktunya

Misalnya, ia bekerja dengan menerangi target dengan laser, kemudian mengukur cahaya yang dipantulkan dengan pemindai, dan kemudian menggunakan kecepatan cahaya untuk mengekstrapolasi jarak objek untuk secara tepat menghitung jarak yang ditempuh. Selain itu, perbedaan waktu pengembalian laser dan panjang gelombang kemudian digunakan untuk membuat representasi 3D digital yang akurat dan fitur permukaan target, dan secara visual memetakan fitur masing -masing.

Seperti yang dapat Anda lihat di atas, lampu laser ditembakkan dan kemudian bangkit kembali ke sensor. Dengan waktu pengembalian laser, kamera TOF dapat mengukur jarak yang akurat dalam waktu singkat mengingat kecepatan perjalanan cahaya. (TOF dikonversi ke jarak) Ini adalah rumus yang digunakan analis untuk sampai pada jarak yang tepat dari suatu objek:

(Kecepatan cahaya x waktu penerbangan) / 2

TOF mengkonversi ke jarak

Seperti yang Anda lihat, timer akan mulai saat lampu mati, dan ketika penerima menerima lampu kembali, timer akan mengembalikan waktu. Saat mengurangi dua kali, "waktu penerbangan" cahaya diperoleh, dan kecepatan cahaya konstan, sehingga jarak dapat dengan mudah dihitung menggunakan rumus di atas. Dengan cara ini, semua titik di permukaan objek dapat ditentukan.

Gunakan pergeseran fase gelombang AM

Selanjutnya, TheTofDapat juga menggunakan gelombang kontinu untuk mendeteksi pergeseran fase cahaya yang dipantulkan untuk menentukan kedalaman dan jarak.

Pergeseran fase menggunakan gelombang AM

Dengan memodulasi amplitudo, ia menciptakan sumber cahaya sinusoidal dengan frekuensi yang diketahui, memungkinkan detektor untuk menentukan pergeseran fase cahaya yang dipantulkan menggunakan rumus berikut:

Di mana C adalah kecepatan cahaya (c = 3 × 10^8 m/s), λ adalah panjang gelombang (λ = 15 m), dan f adalah frekuensi, setiap titik pada sensor dapat dengan mudah dihitung secara mendalam.

Semua hal ini terjadi sangat cepat saat kami bekerja dengan kecepatan cahaya. Dapatkah Anda membayangkan ketepatan dan kecepatan dengan sensor mana yang dapat diukur? Biarkan saya memberi contoh, cahaya bergerak dengan kecepatan 300.000 kilometer per detik, jika suatu objek berjarak 5 m dari Anda, perbedaan waktu antara cahaya meninggalkan kamera dan kembali adalah sekitar 33 nanodetik, yang hanya setara dengan 0,000000033 detik! Wow! Belum lagi, data yang ditangkap akan memberi Anda representasi digital 3D yang akurat untuk setiap piksel dalam gambar.

Terlepas dari prinsip yang digunakan, menyediakan sumber cahaya yang menerangi seluruh adegan memungkinkan sensor untuk menentukan kedalaman semua titik. Hasil seperti itu memberi Anda peta jarak di mana setiap piksel mengkodekan jarak ke titik yang sesuai dalam adegan. Berikut ini adalah contoh grafik rentang TOF:

Contoh grafik rentang TOF

Sekarang kita tahu bahwa TOF berhasil, mengapa itu baik? Mengapa menggunakannya? Untuk apa mereka baik? Jangan khawatir, ada banyak keuntungan menggunakan sensor TOF, tetapi tentu saja ada beberapa keterbatasan.

3. Manfaat menggunakan sensor waktu penerbangan

Pengukuran yang akurat dan cepat

Dibandingkan dengan sensor jarak lain seperti USG atau laser, sensor waktu penerbangan dapat menyusun gambar 3D adegan dengan sangat cepat. Misalnya, kamera TOF hanya dapat melakukan ini sekali saja. Tidak hanya itu, sensor TOF mampu mendeteksi objek secara akurat dalam waktu singkat dan tidak terpengaruh oleh kelembaban, tekanan udara dan suhu, sehingga cocok untuk penggunaan di dalam dan di luar ruangan.

interlokal

Karena sensor TOF menggunakan laser, mereka juga mampu mengukur jarak jauh dan rentang dengan akurasi tinggi. Sensor TOF fleksibel karena mereka dapat mendeteksi objek dekat dan jauh dari segala bentuk dan ukuran.

Ini juga fleksibel dalam arti bahwa Anda dapat menyesuaikan optik sistem untuk kinerja optimal, di mana Anda dapat memilih pemancar dan jenis penerima dan lensa untuk mendapatkan bidang pandang yang diinginkan.

Keamanan

Khawatir laser dariTofSensor akan melukai mata Anda? Jangan khawatir! Banyak sensor TOF sekarang menggunakan laser inframerah berdaya rendah sebagai sumber cahaya dan menggerakkannya dengan pulsa yang dimodulasi. Sensor memenuhi standar keselamatan laser kelas 1 untuk memastikan aman bagi mata manusia.

hemat biaya

Dibandingkan dengan teknologi pemindaian kisaran kedalaman 3D lainnya seperti sistem kamera cahaya terstruktur atau pengunjung laser, sensor TOF jauh lebih murah dibandingkan dengan mereka.

Terlepas dari semua keterbatasan ini, TOF masih sangat dapat diandalkan dan metode yang sangat cepat untuk menangkap informasi 3D.

4. Keterbatasan TOF

Meskipun TOF memiliki banyak manfaat, ia juga memiliki keterbatasan. Beberapa batasan TOF meliputi:

• Cahaya yang tersebar

Jika permukaan yang sangat cerah sangat dekat dengan sensor TOF Anda, mereka dapat menyebarkan terlalu banyak cahaya ke penerima Anda dan membuat artefak dan refleksi yang tidak diinginkan, karena sensor TOF Anda hanya perlu memantulkan cahaya setelah pengukuran siap.

• Beberapa refleksi

Saat menggunakan sensor TOF pada sudut dan bentuk cekung, mereka dapat menyebabkan refleksi yang tidak diinginkan, karena cahaya dapat memantul beberapa kali, mendistorsi pengukuran.

• Cahaya sekitar

Menggunakan kamera TOF di luar ruangan di bawah sinar matahari yang cerah dapat membuat penggunaan di luar ruangan menjadi sulit. Hal ini disebabkan oleh intensitas sinar matahari yang tinggi yang menyebabkan piksel sensor dengan cepat jenuh, sehingga tidak mungkin untuk mendeteksi cahaya aktual yang dipantulkan dari objek.

• Kesimpulannya

Sensor tof danLensa tofdapat digunakan dalam berbagai aplikasi. Dari pemetaan 3D, otomatisasi industri, deteksi rintangan, mobil self-driving, pertanian, robotika, navigasi dalam ruangan, pengakuan gerakan, pemindaian objek, pengukuran, pengawasan untuk augmented reality! Aplikasi teknologi TOF tidak ada habisnya.

Anda dapat menghubungi kami untuk segala kebutuhan lensa TOF.

Chuang An Optoelectronics berfokus pada lensa optik definisi tinggi untuk menciptakan merek visual yang sempurna

Chuang An Optoelectronics kini telah menghasilkan berbagaiLensa tofseperti:

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