1. Hvað er flugtímaskynjari (ToF)?

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

Flugtímamæling (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 gerðir af tímamælingum, en flestir eru tímamælingarmyndavélar og leysigeislaskannar, sem nota tækni sem kallast lidar (ljósgreining og mæling) til að mæla dýpt ýmissa punkta í mynd með því að varpa innrauðu ljósi á hana.

Gögn sem eru búin til og tekin með ToF skynjurum eru mjög gagnleg þar sem þau geta veitt greiningu á gangandi vegfarendum, auðkenningu notenda út frá andlitsdrætti, kortlagningu umhverfis með SLAM (samtímis staðsetning og kortlagning) reikniritum og fleira.

Þetta kerfi er í raun mikið notað í vélmennum, sjálfkeyrandi bílum og jafnvel nú snjalltækjum. Til dæmis, ef þú ert að nota Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ, o.s.frv., þá er síminn þinn með ToF myndavél!

ToF myndavél

2. Hvernig virkar flugtímaskynjarinn?

Nú viljum við gefa stutta kynningu á því hvað flugtímaskynjari er og hvernig hann virkar.

TilboðSkynjarar nota örsmáa leysigeisla til að gefa frá sér innrautt ljós, þar sem ljósið sem myndast endurkastast af hvaða hlut sem er og fer aftur til skynjarans. Skynjarinn getur mælt fjarlægðina milli hlutarins og skynjarans út frá tímamismuninum á milli ljósgeislunar og endurkomu þess til skynjarans eftir að hluturinn hefur endurkastað því.

Í dag munum við skoða tvær leiðir sem ToF notar ferðatíma til að ákvarða fjarlægð og dýpt: með því að nota tímapúlsa og með því að nota fasabreytingu á bylgjum sem eru mótuð með sveifluvídd.

Notið tímastillta púlsa

Til dæmis virkar það þannig að það lýsir upp skotmark með leysigeisla, mælir síðan endurkastað ljós með skanna og notar síðan ljóshraða til að útreikna fjarlægð hlutarins til að reikna nákvæmlega út ferðaða vegalengd. Að auki er mismunurinn á endurkomutíma leysigeislans og bylgjulengd hans síðan notaður til að búa til nákvæma stafræna þrívíddarmynd og yfirborðseiginleika skotmarksins og kortleggja einstaka eiginleika þess sjónrænt.

Eins og þú sérð hér að ofan er leysigeisli skotið út og endurkastast síðan af hlutnum til baka til skynjarans. Með leysigeislaendurkomutímanum geta ToF myndavélar mælt nákvæmar vegalengdir á stuttum tíma miðað við ljóshraða. (ToF breytist í fjarlægð). Þetta er formúlan sem greinandi notar til að reikna út nákvæma fjarlægð hlutar:

(ljóshraði x flugtími) / 2

ToF breytist í fjarlægð

Eins og þú sérð mun teljarinn ræsast á meðan ljósið er slökkt, og þegar móttakarinn tekur við svarljósinu mun teljarinn skila tímanum. Þegar dregið er frá tvisvar fæst „flugtími“ ljóssins og ljóshraðinn er fastur, þannig að auðvelt er að reikna fjarlægðina með formúlunni hér að ofan. Á þennan hátt er hægt að ákvarða alla punkta á yfirborði hlutarins.

Notaðu fasabreytingu AM-bylgjunnar

Næst,Tilboðgetur einnig notað samfelldar bylgjur til að greina fasabreytingu endurkastaðs ljóss til að ákvarða dýpt og fjarlægð.

Fasabreyting með AM-bylgju

Með því að breyta sveifluvíddinni býr það til sinuslaga ljósgjafa með þekktri tíðni, sem gerir skynjaranum kleift að ákvarða fasabreytingu 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 út hvern punkt á skynjaranum í dýpt.

Allt þetta gerist mjög hratt þar sem við vinnum á ljóshraða. Geturðu ímyndað þér nákvæmnina og hraðann sem skynjarar geta mælt? Leyfðu mér að taka dæmi, ljós ferðast á 300.000 kílómetra hraða á sekúndu, ef hlutur er í 5 metra fjarlægð frá þér, þá er tímamunurinn á milli þess að ljósið fer frá myndavélinni og til baka um 33 nanósekúndur, sem jafngildir aðeins 0,000000033 sekúndum! Vá! Að ekki sé minnst á að gögnin sem eru tekin munu gefa þér nákvæma þrívíddar stafræna framsetningu fyrir hverja pixlu í myndinni.

Óháð því hvaða meginregla er notuð, þá gerir ljósgjafi sem lýsir upp allt umhverfið skynjaranum kleift að ákvarða dýpt allra punkta. Slík niðurstaða gefur þér fjarlægðarkort þar sem hver pixla kóðar fjarlægðina að samsvarandi punkti í umhverfinu. Eftirfarandi er dæmi um ToF sviðsgraf:

Dæmi um ToF sviðsgraf

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

3. Kostir þess að nota flugtímaskynjara

Nákvæm og hröð mæling

Í samanburði við aðra fjarlægðarskynjara eins og ómskoðun eða leysigeisla geta flugtímaskynjarar tekið upp þrívíddarmynd af umhverfi mjög hratt. Til dæmis getur flugtímaskynjari aðeins gert þetta einu sinni. Þar að auki getur flugtímaskynjarinn greint hluti nákvæmlega á stuttum tíma og verður ekki fyrir áhrifum af raka, loftþrýstingi og hitastigi, sem gerir hann hentugan til notkunar bæði innandyra og utandyra.

langar vegalengdir

Þar sem ToF skynjarar nota leysigeisla eru þeir einnig færir um að mæla langar vegalengdir og drægni með mikilli nákvæmni. ToF skynjarar eru sveigjanlegir vegna þess að þeir geta greint hluti af öllum stærðum og gerðum, bæði nálægt og fjarlægum.

Það er einnig sveigjanlegt að því leyti að þú getur sérsniðið sjónfræði kerfisins til að hámarka afköst, þar sem þú getur valið gerðir sendanda og móttakara og linsa til að fá æskilegt sjónsvið.

Öryggi

Áhyggjufullur af því að leysirinn fráTilboðMun skynjarinn skaða augun? Ekki hafa áhyggjur! Margir ToF skynjarar nota nú lágorku innrauða leysigeisla sem ljósgjafa og knýja hann með mótuðum púlsum. Skynjarinn uppfyllir öryggisstaðla fyrir leysigeisla í 1. flokki til að tryggja að hann sé öruggur fyrir mannsaugað.

hagkvæmt

Í samanburði við aðrar þrívíddar dýptarskönnunartækni eins og ljósleiðarakerfi eða leysirfjarlægðarmæla, eru ToF skynjarar mun ódýrari.

Þrátt fyrir allar þessar takmarkanir er ToF samt mjög áreiðanlegt og mjög hraðvirk aðferð til að safna þrívíddarupplýsingum.

4. Takmarkanir á ToF

Þótt ToF hafi marga kosti, þá hefur það einnig takmarkanir. Meðal takmarkana ToF eru:

• Dreifð ljós

Ef mjög björt yfirborð eru mjög nálægt ToF skynjaranum þínum gætu þau dreift of miklu ljósi inn í móttakarann ​​þinn og skapað arfleifð og óæskileg endurskin, þar sem ToF skynjarinn þarf aðeins að endurkasta ljósinu þegar mælingin er tilbúin.

• Margar speglun

Þegar ToF skynjarar eru notaðir á hornum og íhvolfum formum geta þeir valdið óæskilegum endurskinum, þar sem ljósið getur endurkastast margoft og skekkt mælinguna.

• Umhverfisljós

Notkun ToF myndavélarinnar utandyra í björtu sólarljósi getur gert notkun utandyra erfiða. Þetta er vegna mikils sólarljóss sem veldur því að pixlarnir í skynjaranum mettast hratt og gerir það ómögulegt að greina raunverulegt ljós sem endurkastast frá hlutnum.

• Niðurstaðan

ToF skynjarar ogToF linsaHægt er að nota það í fjölbreyttum tilgangi. Allt frá þrívíddarkortlagningu, iðnaðarsjálfvirkni, hindrunargreiningu, sjálfkeyrandi bílum, landbúnaði, vélmennum, innanhússleiðsögn, bendingagreiningu, hlutaskönnun, mælingum, eftirliti til viðbótarveruleika! Notkunarmöguleikar ToF-tækni eru endalausir.

Þú getur haft samband við okkur ef þú þarft á ToF linsum að halda.

Chuang An Optoelectronics leggur áherslu á háskerpu sjónræna linsur til að skapa fullkomið sjónrænt vörumerki

Chuang An Optoelectronics hefur nú framleitt fjölbreytt úrval afTOF 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