1. რა არის ფრენის დროის (TOF) სენსორი?

რა არის ფრენის დროული კამერა? ეს არის კამერა, რომელიც თვითმფრინავის ფრენას იპყრობს? მას რაიმე კავშირი აქვს თვითმფრინავებთან ან თვითმფრინავებთან? ისე, ეს რეალურად გრძელი გზაა!

TOF არის იმ დროის ზომისა, რომელიც მას სჭირდება ობიექტის, ნაწილაკების ან ტალღისთვის, რომ მანძილი გაატაროს მანძილზე. იცოდით რომ Bat's Sonar სისტემა მუშაობს? ფრენის დროის სისტემა მსგავსია!

არსებობს მრავალი სახის ფრენის სენსორები, მაგრამ უმეტესობა ფრენის დროსა და ლაზერული სკანერებია, რომლებიც იყენებენ ტექნოლოგიას, რომელსაც ეწოდება Lidar (მსუბუქი გამოვლენა და დაწყება), რათა გაზომოს სხვადასხვა წერტილების სიღრმე გამოსახულებით. ინფრაწითელი შუქით.

TOF სენსორების გამოყენებით წარმოქმნილი და დატყვევებული მონაცემები ძალიან სასარგებლოა, რადგან მას შეუძლია უზრუნველყოს საცალფეხო გამოვლენა, მომხმარებლის ავთენტიფიკაცია სახის მახასიათებლების საფუძველზე, გარემოს რუკების გამოყენებით SLAM (ერთდროული ლოკალიზაცია და რუქა) ალგორითმები და სხვა.

ეს სისტემა, ფაქტობრივად, ფართოდ გამოიყენება რობოტებში, თვითმმართველ მანქანებში და ახლაც თქვენს მობილურ მოწყობილობაში. მაგალითად, თუ იყენებთ Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ და ა.შ., თქვენს ტელეფონს აქვს TOF კამერა!

TOF კამერა

2. როგორ მუშაობს ფრენის სენსორი?

ახლა, ჩვენ გვსურს მოკლედ შევიტანოთ, თუ რა არის ფრენის სენსორი და როგორ მუშაობს იგი.

თოფისენსორები იყენებენ პატარა ლაზერებს ინფრაწითელი შუქის ასხივებლად, სადაც შედეგად მიღებული შუქი აწყდება ნებისმიერ ობიექტს და უბრუნდება სენსორს. სინათლის ემისიასა და სენსორში დაბრუნებას შორის დროის სხვაობის საფუძველზე, სენსორს შეუძლია გაზომოს მანძილი ობიექტსა და სენსორს შორის.

დღეს, ჩვენ შეისწავლით 2 გზას, თუ როგორ იყენებს TOF მოგზაურობის დროს დისტანციისა და სიღრმის დასადგენად: დროული პულსის გამოყენება და ამპლიტუდის მოდულირებული ტალღების ფაზური გადასვლის გამოყენება.

გამოიყენეთ დროული პულსი

მაგალითად, იგი მუშაობს ლაზერის სამიზნის განათებით, შემდეგ გაზომვით ასახული შუქით სკანერით, შემდეგ კი სინათლის სიჩქარის გამოყენებით ობიექტის მანძილის ექსტრაპოლაციისთვის, რათა ზუსტად გამოანგარიშოთ გადაადგილებული მანძილი. გარდა ამისა, ლაზერული დაბრუნების დროისა და ტალღის სიგრძის განსხვავება შემდეგ გამოიყენება სამიზნის ზუსტი ციფრული 3D წარმოდგენისა და ზედაპირის მახასიათებლების შესაქმნელად და ვიზუალურად ასახელებს მის ინდივიდუალურ მახასიათებლებს.

როგორც ზემოთ ხედავთ, ლაზერული შუქი გაათავისუფლეს და შემდეგ ობიექტს სენსორში დაუბრუნდით. ლაზერული დაბრუნების დროით, TOF კამერებს შეუძლიათ მოკლე დროში გაზომონ ზუსტი დისტანცია მოკლე დროში, მსუბუქი მოგზაურობის სიჩქარის გათვალისწინებით. (TOF გარდაიქმნება მანძილზე) ეს არის ფორმულა, რომელსაც ანალიტიკოსი იყენებს ობიექტის ზუსტი მანძილის მისაღებად:

(სინათლის სიჩქარე x ფრენის დრო) / 2

TOF გარდაიქმნება მანძილზე

როგორც ხედავთ, ქრონომეტრაჟი დაიწყება, სანამ შუქი გამორთულია, ხოლო როდესაც მიმღები მიიღებს დაბრუნების შუქს, ქრონომეტრაჟი დააბრუნებს დროს. ორჯერ გამოკლებისას, სინათლის "ფრენის დრო" მიიღება, ხოლო სინათლის სიჩქარე მუდმივია, ამიტომ მანძილი მარტივად შეიძლება გამოითვალოს ზემოთ ჩამოთვლილი ფორმულის გამოყენებით. ამ გზით შეიძლება განისაზღვროს ობიექტის ზედაპირზე ყველა წერტილი.

გამოიყენეთ AM ტალღის ფაზური ცვლა

შემდეგი,თოფიასევე შეგიძლიათ გამოიყენოთ უწყვეტი ტალღები, რათა მოხდეს ასახული შუქის ფაზური ცვლის გამოსავლენად, სიღრმისა და მანძილის დასადგენად.

ფაზის ცვლა AM ტალღის გამოყენებით

ამპლიტუდის მოდულირებით, იგი ქმნის სინუსოიდული შუქის წყაროს ცნობილი სიხშირით, რაც საშუალებას აძლევს დეტექტორს განსაზღვროს ასახული შუქის ფაზური ცვლა შემდეგი ფორმულის გამოყენებით:

სადაც C არის სინათლის სიჩქარე (C = 3 × 10^8 მ/წმ), λ არის ტალღის სიგრძე (λ = 15 მ), და F არის სიხშირე, სენსორზე თითოეული წერტილი შეიძლება ადვილად გამოითვალოს სიღრმეში.

ეს ყველაფერი ძალიან სწრაფად ხდება, როდესაც ჩვენ ვმუშაობთ სინათლის სიჩქარით. წარმოგიდგენიათ სიზუსტე და სიჩქარე, რომელთანაც სენსორები შეძლებენ გაზომვას? ნება მომეცით მაგალითი, მსუბუქი მოგზაურობები წამში 300,000 კილომეტრით სიჩქარით, თუ ობიექტი 5 მ დაშორებით არის დაშორებული, კამერის დატოვებასა და დაბრუნებას შორის შუქი, რომელიც დაახლოებით 33 ნანოწამს შეადგენს, რაც მხოლოდ 0.000000033 წამს ექვემდებარება! ვაიმე! აღარაფერი ვთქვათ, დატყვევებული მონაცემები მოგცემთ ზუსტი 3D ციფრული წარმოდგენას სურათის ყველა პიქსელისთვის.

გამოყენებული პრინციპის მიუხედავად, მსუბუქი წყაროს მიწოდება, რომელიც ანათებს მთელ სცენას, სენსორს საშუალებას აძლევს განსაზღვროს ყველა წერტილის სიღრმე. ასეთი შედეგი გაძლევთ მანძილის რუქას, სადაც თითოეული პიქსელი კოდირებს სცენის შესაბამის წერტილამდე მანძილს. ქვემოთ მოცემულია TOF დიაპაზონის გრაფიკის მაგალითი:

TOF დიაპაზონის გრაფიკის მაგალითი

ახლა რომ ვიცით, რომ TOF მუშაობს, რატომ არის კარგი? რატომ გამოიყენე? რისთვის არის კარგი? არ ინერვიულოთ, TOF სენსორის გამოყენებისთვის ბევრი უპირატესობაა, მაგრამ, რა თქმა უნდა, არსებობს გარკვეული შეზღუდვები.

3. ფრენის სენსორების გამოყენების სარგებელი

ზუსტი და სწრაფი გაზომვა

შედარებით სხვა მანძილის სენსორებთან, როგორიცაა ულტრაბგერა ან ლაზერები, ფრენის დროს სენსორებს შეუძლიათ შეადგინონ სცენის 3D სურათი. მაგალითად, TOF კამერას შეუძლია ამის გაკეთება მხოლოდ ერთხელ. არა მხოლოდ ეს, TOF სენსორს შეუძლია მოკლე დროში ობიექტების ზუსტად გამოვლენა და გავლენას არ ახდენს ტენიანობაზე, ჰაერის წნევაზე და ტემპერატურაზე, რაც მას შესაფერისია როგორც შიდა, ისე გარე გამოყენებისთვის.

გრძელი მანძილი

მას შემდეგ, რაც TOF სენსორები იყენებენ ლაზერებს, მათ ასევე შეუძლიათ გაზომონ გრძელი დისტანციები და მაღალი სიზუსტით. TOF სენსორები მოქნილია, რადგან მათ შეუძლიათ ყველა ფორმისა და ზომის ახლო და შორეული ობიექტების გამოვლენა.

ასევე მოქნილია იმ თვალსაზრისით, რომ თქვენ შეგიძლიათ სისტემის ოპტიკის მორგება ოპტიმალური შესრულებისთვის, სადაც შეგიძლიათ აირჩიოთ გადამცემი და მიმღები ტიპები და ლინზები, რომ მიიღოთ სასურველი ხედი.

უშიშროება

წუხს, რომ ლაზერითოფისენსორი თვალებს დააზარალებს? არ ინერვიულო! TOF– ის მრავალი სენსორი ახლა იყენებს დაბალი სიმძლავრის ინფრაწითელ ლაზერს, როგორც სინათლის წყაროს და მართავს მას მოდულირებული პულსიებით. სენსორი აკმაყოფილებს 1 კლასის ლაზერული უსაფრთხოების სტანდარტებს, რათა უზრუნველყოს იგი ადამიანის თვალისთვის უსაფრთხო.

ეფექტური

შედარებით 3D სიღრმის დიაპაზონის სკანირების ტექნოლოგიებთან, როგორიცაა სტრუქტურირებული მსუბუქი კამერის სისტემები ან ლაზერული დიაპაზონები, TOF სენსორები მათთან შედარებით ბევრად იაფია.

მიუხედავად ყველა ამ შეზღუდვისა, TOF ჯერ კიდევ ძალიან საიმედოა და 3D ინფორმაციის აღების ძალიან სწრაფი მეთოდია.

4. TOF- ის შეზღუდვები

მიუხედავად იმისა, რომ TOF– ს აქვს მრავალი სარგებელი, მას ასევე აქვს შეზღუდვები. TOF– ის ზოგიერთი შეზღუდვა მოიცავს:

• გაფანტული შუქი

თუ ძალიან ნათელი ზედაპირები ძალიან ახლოს არის თქვენს TOF სენსორთან, მათ შეიძლება ზედმეტი შუქი გაანადგურონ თქვენს მიმღებში და შექმნან არტეფაქტები და არასასურველი ასახვა, რადგან თქვენს TOF სენსორს მხოლოდ სინათლის ასახვა სჭირდება, როდესაც გაზომვა მზად იქნება.

• მრავალჯერადი ანარეკლი

TOF სენსორების კუთხეებსა და ჩაზნარებულ ფორმებზე გამოყენებისას, მათ შეუძლიათ გამოიწვიოს არასასურველი ანარეკლები, რადგან შუქს შეუძლია რამდენჯერმე ჩამოაგდეს, გაზომვის დამახინჯება.

• გარემო შუქი

TOF კამერის გარეთ, მზის შუქზე გარედან გამოსაყენებლად, შეიძლება რთული გამოიყენოს გარე გამოყენება. ეს გამოწვეულია მზის შუქის მაღალი ინტენსივობით, რამაც გამოიწვია სენსორის პიქსელები სწრაფად გაჯერება, რაც შეუძლებელს ხდის ობიექტისგან ასახული ფაქტობრივი შუქის გამოვლენას.

• დასკვნა

TOF სენსორები დაTOF ობიექტივიშეიძლება გამოყენებულ იქნას მრავალფეროვან პროგრამაში. 3D რუქა, სამრეწველო ავტომატიზაცია, დაბრკოლების გამოვლენა, თვითმავალი მანქანები, სოფლის მეურნეობა, რობოტები, შიდა ნავიგაცია, ჟესტების აღიარება, ობიექტების სკანირება, გაზომვები, ზედამხედველობა დამატებით რეალობამდე! TOF ტექნოლოგიის პროგრამები უსასრულოა.

შეგიძლიათ დაგვიკავშირდეთ TOF ლინზების ნებისმიერი საჭიროებისთვის.

Chuang Optoelectronic ფოკუსირებულია მაღალი დონის ოპტიკურ ლინზებზე, რომ შექმნათ სრულყოფილი ვიზუალური ბრენდი

Chuang An Optoelectronic- მა ახლა მრავალფეროვანიაTOF ლინზებიროგორიცაა:

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