1. מהו חיישן זמן טיסה (TOF)?

מהי מצלמת זמן טיסה? האם המצלמה לוכדת את טיסת המטוס? האם זה קשור למטוסים או מטוסים? ובכן, זה למעשה דרך ארוכה!

TOF הוא מדד לזמן שלוקח לאובייקט, לחלקיק או לגל לנסוע למרחק. האם ידעת שמערכת הסונאר של עטלף עובדת? מערכת זמן הטיסה דומה!

ישנם סוגים רבים של חיישני זמן טיסה, אך רובם מצלמות זמן טיסה וסורקי לייזר, המשתמשים בטכנולוגיה הנקראת לידר (זיהוי אור וריינג עם אור אינפרא אדום.

נתונים שנוצרו ונלכדו באמצעות חיישני TOF מועילים מאוד מכיוון שהם יכולים לספק גילוי להולכי רגל, אימות משתמשים בהתבסס על תכונות פנים, מיפוי סביבתית באמצעות אלגוריתמים SLAM (לוקליזציה ומיפוי סימולטניים) ועוד.

מערכת זו נמצאת למעשה בשימוש נרחב ברובוטים, מכוניות לנהיגה עצמית, ואפילו עכשיו המכשיר הנייד שלך. לדוגמה, אם אתה משתמש ב- Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ וכו ', לטלפון שלך יש מצלמת TOF!

מצלמת TOF

2. כיצד עובד חיישן זמן הטיסה?

כעת, ברצוננו לתת הצגה קצרה של מהו חיישן זמן טיסה ואיך זה עובד.

TOFחיישנים משתמשים בלייזרים זעירים כדי לפלוט אור אינפרא אדום, שם האור המתקבל מקפיץ כל חפץ וחוזר לחיישן. בהתבסס על הפרש הזמן בין פליטת האור לחזרה לחיישן לאחר שהשתקף על ידי האובייקט, החיישן יכול למדוד את המרחק בין האובייקט לחיישן.

כיום, נחקור 2 דרכים כיצד TOF משתמש בזמן הנסיעה כדי לקבוע מרחק ועומק: שימוש בפולסי תזמון, ושימוש בשינוי שלב של גלים מודולציה של משרעת.

השתמש בפולסים מתוזמנים

לדוגמה, זה פועל על ידי הארת יעד עם לייזר, ואז מדידת האור המוחזר עם סורק, ואז באמצעות מהירות האור כדי להחיש את מרחק האובייקט כדי לחשב במדויק את המרחק שנסע. בנוסף, ההבדל בזמן החזרת הלייזר ובאורך הגל משמש אז כדי לייצג ייצוג תלת ממדי דיגיטלי מדויק ותכונות פני השטח של היעד, ולמפות חזותית את התכונות האישיות שלו.

כפי שאתה יכול לראות לעיל, אור לייזר נורה החוצה ואז מקפיץ את האובייקט בחזרה לחיישן. עם זמן החזרת הלייזר, מצלמות TOF מסוגלות למדוד מרחקים מדויקים בפרק זמן קצר בהתחשב במהירות הנסיעה הקלה. (TOF מומר למרחק) זוהי הנוסחה בה אנליסט משתמש כדי להגיע למרחק המדויק של אובייקט:

(מהירות האור x זמן הטיסה) / 2

TOF מתגלה למרחק

כפי שאתה יכול לראות, הטיימר יתחיל בזמן שהאור כבוי, וכאשר המקלט יקבל את האור החוזר, הטיימר יחזור את הזמן. בעת הפחתת פעמיים, מתקבל "זמן הטיסה" של האור, ומהירות האור קבועה, כך שניתן לחשב בקלות את המרחק באמצעות הנוסחה שלמעלה. בדרך זו ניתן לקבוע את כל הנקודות על פני האובייקט.

השתמש בשינוי שלב של גל AM

בשלב הבא,TOFיכול גם להשתמש בגלים רציפים כדי לאתר את שינוי הפאזה של האור המשתקף כדי לקבוע עומק ומרחק.

משמרת פאזה באמצעות AM גל

על ידי אפנון המשרעת, הוא יוצר מקור אור סינוסואידי עם תדר ידוע, ומאפשר לגלאי לקבוע את שינוי הפאזה של האור המשתקף באמצעות הנוסחה הבאה:

כאשר C הוא מהירות האור (C = 3 × 10^8 מ '/שניות), λ הוא אורך גל (λ = 15 מ'), ו- F הוא התדר, ניתן לחשב בקלות כל נקודה על החיישן.

כל הדברים האלה מתרחשים מהר מאוד כשאנחנו עובדים במהירות האור. האם אתה יכול לדמיין את הדיוק והמהירות שבה חיישנים מסוגלים למדוד? הרשה לי לתת דוגמא, אור נוסע במהירות של 300,000 ק"מ לשנייה, אם חפץ נמצא במרחק של 5 מ 'ממך, הפרש הזמן בין האור שעוזב את המצלמה לחזרה הוא כ- 33 ננו -שניות, השווה רק ל 0.000000033 שניות! וואו! שלא לדבר על כך, הנתונים שנלכדו יתנו לך ייצוג דיגיטלי תלת -ממדי מדויק לכל פיקסל בתמונה.

ללא קשר לעיקרון המשמש, מתן מקור אור שמאיר את הסצינה כולה מאפשר לחיישן לקבוע את עומק כל הנקודות. תוצאה כזו נותנת לך מפת מרחק שבה כל פיקסל מקודד את המרחק לנקודה המתאימה בסצנה. להלן דוגמה לגרף טווח TOF:

דוגמה לגרף טווח TOF

עכשיו כשאנחנו יודעים ש- TOF עובד, מדוע זה טוב? למה להשתמש בזה? בשביל מה הם טובים? אל תדאג, ישנם יתרונות רבים לשימוש בחיישן TOF, אך כמובן שיש כמה מגבלות.

3. היתרונות של שימוש בחיישני זמן טיסה

מדידה מדויקת ומהירה

בהשוואה לחיישני מרחק אחרים כמו אולטרסאונד או לייזרים, חיישני זמן טיסה מסוגלים לחבר תמונת תלת מימד של סצנה מהר מאוד. לדוגמה, מצלמת TOF יכולה לעשות זאת רק פעם אחת. לא רק זאת, חיישן TOF מסוגל לאתר חפצים במדויק תוך זמן קצר ואינו מושפע מלחות, לחץ אוויר וטמפרטורה, מה שהופך אותו מתאים לשימוש פנים וגם בחוץ.

למרחקים ארוכים

מכיוון שחיישני TOF משתמשים בלייזרים, הם גם מסוגלים למדוד מרחקים ארוכים וטווחים ברמת דיוק גבוהה. חיישני TOF גמישים מכיוון שהם מסוגלים לאתר חפצים קרובים ומרוחקים בכל הצורות והגדלים.

זה גם גמיש במובן זה שאתה מסוגל להתאים אישית את האופטיקה של המערכת לביצועים אופטימליים, שם תוכלו לבחור את סוגי המשדר והעדשות המקלטים כדי להשיג את שדה הראייה הרצוי.

בְּטִיחוּת

חושש שהלייזר מה-TOFחיישן יפגע בעיניים שלך? אל תדאג! חיישני TOF רבים משתמשים כעת בלייזר אינפרא אדום בעל עוצמה נמוכה כמקור האור ומניעים אותו עם פולסים מווסתים. החיישן עומד בסטנדרטים של בטיחות לייזר בכיתה 1 כדי להבטיח שהוא בטוח לעין האנושית.

חסכוני

בהשוואה לטכנולוגיות סריקת טווח עומק תלת -ממדי אחרות כמו מערכות מצלמות אור מובנות או מגני טווח לייזר, חיישני TOF זולים בהרבה בהשוואה אליהם.

למרות כל המגבלות הללו, TOF עדיין אמין מאוד ושיטה מהירה מאוד ללכידת מידע תלת ממדי.

4. מגבלות של TOF

למרות של- TOF יש יתרונות רבים, יש לזה גם מגבלות. חלק מהמגבלות של TOF כוללות:

• אור מפוזר

אם משטחים בהירים מאוד קרובים מאוד לחיישן ה- TOF שלך, הם עשויים לפזר יותר מדי אור למקלט שלך וליצור ממצאים והשתקפויות לא רצויות, מכיוון שחיישן ה- TOF שלך צריך רק לשקף את האור ברגע שהמדידה תהיה מוכנה.

• השתקפויות מרובות

בעת שימוש בחיישני TOF בפינות ובצורות קעורות, הם יכולים לגרום להשתקפויות לא רצויות, מכיוון שהאור יכול להקפיץ מספר פעמים, ולעוות את המדידה.

• אור הסביבה

השימוש במצלמת TOF בחוץ באור שמש בהיר יכול להקשות על השימוש בחוץ. זה נובע מהעוצמה הגבוהה של אור השמש הגורם לפיקסלים של החיישן לרוות במהירות, מה שמאפשר לאתר את האור האמיתי המשתקף מהאובייקט.

• המסקנה

חיישני TOF ועדשת TOFניתן להשתמש במגוון יישומים. ממיפוי תלת מימד, אוטומציה תעשייתית, איתור מכשולים, מכוניות לנהיגה עצמית, חקלאות, רובוטיקה, ניווט מקורה, הכרת מחוות, סריקת אובייקטים, מדידות, מעקב למציאות מוגברת! היישומים של טכנולוגיית TOF הם אינסופיים.

אתה יכול ליצור איתנו קשר לכל צרכים של עדשות TOF.

Chuang an Optoelectronics מתמקד בעדשות אופטיות בהבחנה גבוהה ליצירת מותג חזותי מושלם

Chuang an OptoElectronics ייצר כעת מגוון של מגוון שלעדשות TOFכְּגוֹן:

CH3651A F3.6 מ"מ F1.2 1/2 ″ IR850NM

CH3651B F3.6 מ"מ F1.2 1/2 ″ IR940NM

CH3652A F3.3 מ"מ F1.1 1/3 ″ IR850NM

CH3652B F3.3 מ"מ F1.1 1/3 ″ IR940NM

CH3653A F3.9 מ"מ F1.1 1/3 ″ IR850NM

CH3653B F3.9 מ"מ F1.1 1/3 ″ IR940NM

CH3654A F5.0MM F1.1 1/3 ″ IR850NM

CH3654B F5.0MM F1.1 1/3 ″ IR940NM