1. Hvað er flugtímaskynjari (ToF)?

Hvað er flugtímamyndavél? Er það myndavélin sem fangar flug flugvélarinnar? Hefur það eitthvað með flugvélar eða flugvélar að gera? Jæja, það er reyndar langt í það!

ToF er mælikvarði á þann tíma sem það tekur hlut, ögn eða bylgju að ferðast vegalengd. Vissir þú að sónarkerfi leðurblöku virkar? Flugtímakerfið er svipað!

Það eru til margar tegundir flugtímaskynjara, en flestir eru flugtímamyndavélar og leysiskannarar sem nota tækni sem kallast lidar (ljósskynjun og fjarlægð) til að mæla dýpt ýmissa punkta í mynd með því að skína hana með innrauðu ljósi.

Gögn sem eru mynduð og tekin með ToF skynjara eru mjög gagnleg þar sem þau geta veitt fótgangandi uppgötvun, auðkenningu notenda byggða á andlitsgerðum, kortlagningu umhverfisins með því að nota SLAM (samtímis staðsetning og kortlagning) reiknirit og fleira.

Þetta kerfi er í raun mikið notað í vélmenni, sjálfkeyrandi bílum og jafnvel núna farsímanum þínum. Til dæmis, ef þú ert að nota Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ osfrv., þá er síminn þinn með ToF myndavél!

ToF myndavél

2. Hvernig virkar flugtímaskynjarinn?

Nú langar okkur að gefa stutta kynningu á því hvað flugtímaskynjari er og hvernig hann virkar.

ToFskynjarar nota örsmáa leysigeisla til að gefa frá sér innrauðu ljósi, þar sem ljósið sem myndast skoppar af hvaða hlut sem er og fer aftur í skynjarann. Byggt á tímamuninum á milli ljósgeislunar og endurkomu til skynjarans eftir að hluturinn endurspeglast, getur skynjarinn mælt fjarlægðina milli hlutarins og skynjarans.

Í dag munum við kanna 2 leiðir hvernig ToF notar ferðatíma til að ákvarða fjarlægð og dýpt: með því að nota tímapúlsa og nota fasaskiptingu amplitude modulated bylgna.

Notaðu tímastillta púls

Til dæmis virkar það þannig að það lýsir upp skotmark með leysi, mælir síðan ljósið sem endurkastast með skanna og notar síðan ljóshraðann til að framreikna fjarlægð hlutarins til að reikna nákvæmlega út vegalengdina. Að auki er mismunurinn á endurkomutíma og bylgjulengd leysis síðan notaður til að gera nákvæma stafræna þrívíddarmynd og yfirborðseiginleika marksins og kortleggja einstaka eiginleika þess sjónrænt.

Eins og þú sérð hér að ofan er leysiljósi hleypt út og síðan skoppar hlutnum aftur til skynjarans. Með endurkomutíma leysisins geta ToF myndavélar mælt nákvæmar vegalengdir á stuttum tíma miðað við hraða ljóss. (ToF breytist í fjarlægð) Þetta er formúlan sem sérfræðingur notar til að komast að nákvæmri fjarlægð hlutar:

(ljóshraði x flugtími) / 2

ToF breytist í fjarlægð

Eins og þú sérð mun teljarinn fara í gang á meðan ljósið er slökkt og þegar móttakandinn fær afturljósið mun teljarinn skila tímanum. Þegar dregið er tvisvar frá, fæst „flugtími“ ljóssins og ljóshraði er stöðugur, þannig að auðvelt er að reikna fjarlægð með formúlunni hér að ofan. Þannig er hægt að ákvarða alla punkta á yfirborði hlutarins.

Notaðu fasaskipti AM bylgjunnar

Næst erToFgetur einnig notað samfelldar bylgjur til að greina fasaskiptingu endurkastaðs ljóss til að ákvarða dýpt og fjarlægð.

Fasabreyting með AM bylgju

Með því að stilla amplitude, skapar það sinusoidal ljósgjafa með þekktri tíðni, sem gerir skynjaranum kleift að ákvarða fasaskiptingu endurkastaðs ljóss með eftirfarandi formúlu:

þar sem c er ljóshraði (c = 3 × 10^8 m/s), λ er bylgjulengd (λ = 15 m), og f er tíðnin, er auðvelt að reikna hvern punkt á skynjaranum í dýpt.

Allir þessir hlutir gerast mjög hratt þar sem við vinnum á ljóshraða. Geturðu ímyndað þér nákvæmni og hraða sem skynjarar geta mælt með? Leyfðu mér að nefna dæmi, ljós ferðast á 300.000 kílómetra hraða á sekúndu, ef hlutur er í 5m fjarlægð frá þér er tímamunurinn á milli ljóssins sem fer úr myndavélinni og til baka um 33 nanósekúndur, sem jafngildir aðeins 0,000000033 sekúndum! Vá! Svo ekki sé minnst á, gögnin sem tekin eru munu gefa þér nákvæma 3D stafræna framsetningu fyrir hvern pixla í myndinni.

Burtséð frá meginreglunni sem notuð er, að útvega ljósgjafa sem lýsir upp allt atriðið gerir skynjaranum kleift að ákvarða dýpt allra punkta. Slík niðurstaða gefur þér fjarlægðarkort þar sem hver pixel kóðar fjarlægðina að samsvarandi punkti í senu. Eftirfarandi er dæmi um ToF svið línurit:

Dæmi um ToF svið línurit

Nú þegar við vitum að ToF virkar, hvers vegna er það gott? Af hverju að nota það? Til hvers eru þeir góðir? Ekki hafa áhyggjur, það eru margir kostir við að nota ToF skynjara, en auðvitað eru nokkrar takmarkanir.

3. Kostir þess að nota flugtímaskynjara

Nákvæm og hröð mæling

Í samanburði við aðra fjarlægðarskynjara eins og ómskoðun eða leysir, geta flugtímaskynjarar samið þrívíddarmynd af vettvangi mjög hratt. Til dæmis getur ToF myndavél gert þetta aðeins einu sinni. Ekki nóg með það, ToF skynjarinn er fær um að greina hluti nákvæmlega á stuttum tíma og er ekki fyrir áhrifum af raka, loftþrýstingi og hitastigi, sem gerir hann hentugur til notkunar bæði inni og úti.

langa vegalengd

Þar sem ToF skynjarar nota leysir eru þeir einnig færir um að mæla langar vegalengdir og svið með mikilli nákvæmni. ToF skynjarar eru sveigjanlegir vegna þess að þeir geta greint nálæga og fjarlæga hluti af öllum stærðum og gerðum.

Það er líka sveigjanlegt í þeim skilningi að þú getur sérsniðið ljósfræði kerfisins til að ná sem bestum árangri, þar sem þú getur valið sendi- og móttakarategundir og linsur til að fá það sjónsvið sem þú vilt.

Öryggi

Áhyggjur af því að leysirinn fráToFmun skynjari meiða augun? ekki hafa áhyggjur! Margir ToF skynjarar nota nú lítinn afl innrauðan leysir sem ljósgjafa og keyra hann áfram með mótuðum púlsum. Skynjarinn uppfyllir leysisöryggisstaðla í flokki 1 til að tryggja að hann sé öruggur fyrir mannsauga.

hagkvæmar

Í samanburði við aðra 3D dýptarsviðskönnunartækni eins og uppbyggð ljósmyndavélakerfi eða leysifjarlægðarmælir eru ToF skynjarar mun ódýrari miðað við þá.

Þrátt fyrir allar þessar takmarkanir er ToF enn mjög áreiðanlegt og mjög fljótleg aðferð til að fanga 3D upplýsingar.

4. Takmarkanir ToF

Þó að ToF hafi marga kosti, þá hefur það líka takmarkanir. Sumar takmarkanir ToF eru:

• Dreift ljós

Ef mjög bjartir fletir eru mjög nálægt ToF skynjaranum þínum, gætu þeir dreift of miklu ljósi inn í móttakarann ​​þinn og skapað gripi og óæskilega endurspeglun, þar sem ToF skynjarinn þinn þarf aðeins að endurkasta ljósinu þegar mæling er tilbúin.

• Margar speglanir

Þegar ToF skynjarar eru notaðir á hornum og íhvolfum formum geta þeir valdið óæskilegum endurkasti, þar sem ljósið getur skoppað margsinnis og raskað mælinguna.

• Umhverfisljós

Notkun ToF myndavélarinnar utandyra í björtu sólarljósi getur gert úti notkun erfiða. Þetta er vegna mikils styrks sólarljóss sem veldur því að skynjarpixlarnir mettast fljótt, sem gerir það ómögulegt að greina raunverulegt ljós sem endurkastast frá hlutnum.

• Niðurstaðan

ToF skynjarar ogToF linsahægt að nota í ýmsum forritum. Allt frá 3D kortlagningu, iðnaðar sjálfvirkni, hindrunargreiningu, sjálfkeyrandi bílum, landbúnaði, vélfærafræði, siglingum innandyra, bendingagreiningu, hlutskönnun, mælingar, eftirliti til aukins veruleika! Notkun ToF tækni er endalaus.

Þú getur haft samband við okkur fyrir allar þarfir ToF linsa.

Chuang An Optoelectronics leggur áherslu á háskerpu sjónlinsur til að búa til fullkomið sjónrænt vörumerki

Chuang An Optoelectronics hefur nú framleitt margs konarTOF linsureins og:

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