1. Учуу убактысы (ToF) сенсору деген эмне?

Учуу убактысын аныктоочу камера деген эмне? Учактын учуусун тартып алган камерабы? Анын учактарга же учактарга тиешеси барбы? Ооба, чындыгында бул абдан алыс!

ToF – объекттин, бөлүкчөлөрдүн же толкундун аралыкты басып өтүү убактысынын өлчөмү. Жарганаттын сонар системасы иштей турганын билесизби? Учуу убактысынын системасы окшош!

Учуу убактысынын сенсорлорунун көптөгөн түрлөрү бар, бирок алардын көбү учуу убактысын камтыган камералар жана лазердик сканерлер, алар lidar (жарыкты аныктоо жана диапазон) деп аталган технологияны колдонуп, сүрөттүн ар кандай чекиттеринин тереңдигин жаркыратып өлчөйт. инфракызыл жарык менен.

ToF сенсорлорунун жардамы менен түзүлгөн жана алынган маалыматтар абдан пайдалуу, анткени алар жөө жүргүнчүлөрдү аныктоону, беттин өзгөчөлүктөрүнүн негизинде колдонуучунун аутентификациясын, SLAM (бир эле убакта локализация жана карта түзүү) алгоритмдерин колдонуу менен айлана-чөйрөнү картага түшүрүүнү жана башкаларды камсыздай алат.

Бул система чындыгында роботтордо, өзүн-өзү башкарган унааларда жана азыр да сиздин мобилдик түзмөгүңүздө кеңири колдонулат. Мисалы, сиз Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ ж.б. колдонуп жатсаңыз, телефонуңузда ToF камерасы бар!

ToF камерасы

2. Учуу убактысынын сенсору кандай иштейт?

Эми биз учуу убактысынын сенсору деген эмне жана ал кандайча иштей турганы тууралуу кыскача маалымат бергибиз келет.

ToFсенсорлор инфракызыл нурду чыгаруу үчүн кичинекей лазерлерди колдонушат, мында пайда болгон жарык кандайдыр бир объекттен секирип, сенсорго кайтып келет. Жарыктын эмиссиясы менен объект тарабынан чагылдырылгандан кийин сенсорго кайтып келүү ортосундагы убакыт айырмасынын негизинде сенсор объект менен сенсордун ортосундагы аралыкты өлчөй алат.

Бүгүн биз ToF аралыкты жана тереңдикти аныктоо үчүн саякат убактысын кантип колдонушунун 2 жолун изилдейбиз: убакыт импульстарын колдонуу жана амплитудалык модуляцияланган толкундардын фазалык жылышын колдонуу.

Убактылуу импульстарды колдонуңуз

Мисалы, ал бутаны лазер менен жарыктандыруу менен иштейт, андан кийин чагылган жарыкты сканер менен өлчөйт, андан кийин жарыктын ылдамдыгын колдонуп, басып өткөн аралыкты так эсептөө үчүн объекттин алыстыгын экстраполяциялайт. Кошумчалай кетсек, лазердин кайтып келүү убактысынын жана толкун узундугунун айырмасы, андан кийин максаттын так санариптик 3D өкүлчүлүгүн жана беттик өзгөчөлүктөрүн жасоо үчүн колдонулат жана анын жеке өзгөчөлүктөрүн визуалдык түрдө картага түшүрөт.

Жогоруда көрүнүп тургандай, лазер жарыгы чыгып, андан кийин объекттен кайра сенсорго секирет. Лазердик кайтаруу убактысы менен ToF камералары жарыктын ылдамдыгын эске алуу менен кыска убакыттын ичинде так аралыктарды өлчөй алышат. (ToF аралыкты өзгөртөт) Бул аналитик объекттин так аралыкка жетүү үчүн колдонгон формула:

(жарыктын ылдамдыгы x учуу убактысы) / 2

ToF аралыкка айланат

Көрүнүп тургандай, таймер жарык өчүп турганда иштей баштайт, ал эми кабыл алуучу кайтып келген жарыкты алганда, таймер убакытты кайтарып берет. Эки жолу кемиткенде жарыктын “учуу убактысы” алынат жана жарыктын ылдамдыгы туруктуу болгондуктан, жогорудагы формула боюнча аралыкты оңой эле эсептөөгө болот. Ошентип, объекттин бетиндеги бардык чекиттерди аныктоого болот.

AM толкунунун фазалык жылышын колдонуңуз

Кийинки,ToFошондой эле тереңдикти жана аралыкты аныктоо үчүн чагылдырылган жарыктын фазалык жылышын аныктоо үчүн үзгүлтүксүз толкундарды колдоно алат.

AM толкунун колдонуу менен фазалык жылыш

Амплитуданы модуляциялоо менен ал белгилүү жыштыгы бар синусоидалдык жарык булагын түзөт, бул детекторго чагылган жарыктын фазалык жылышын төмөнкү формула боюнча аныктоого мүмкүндүк берет:

мында c - жарыктын ылдамдыгы (c = 3 × 10^8 м/с), λ - толкун узундугу (λ = 15 м), жана f - жыштык, сенсордогу ар бир чекит тереңдикте оңой эсептелсе болот.

Булардын баары биз жарык ылдамдыгы менен иштегендиктен абдан тез болот. Сенсорлор өлчөй ала турган тактыкты жана ылдамдыкты элестете аласызбы? Мисал келтирейин, жарык секундасына 300 000 километр ылдамдыкта жүрөт, эгер объект сизден 5 м алыстыкта ​​болсо, камерадан чыккан жарык менен кайра кайткан жарыктын ортосундагы убакыт айырмасы болжол менен 33 наносекунд, бул 0,000000033 секундага гана барабар! Wow! Башкасын айтпаганда да, алынган маалыматтар сизге сүрөттөгү ар бир пиксел үчүн так 3D санарип өкүлчүлүгүн берет.

Колдонулган принципке карабастан, бүт сахнаны жарыктандырган жарык булагы менен камсыз кылуу сенсорго бардык чекиттердин тереңдигин аныктоого мүмкүндүк берет. Мындай натыйжа сизге ар бир пиксел сахнадагы тиешелүү чекитке чейинки аралыкты коддогон аралык картасын берет. Төмөндө ToF диапазонунун графигинин мисалы келтирилген:

ToF диапазонунун графигинин мисалы

Эми биз ToF иштей турганын билгенден кийин, ал эмне үчүн жакшы? Эмне үчүн колдонсо болот? Алар эмне үчүн пайдалуу? Кабатыр болбоңуз, ToF сенсорун колдонуунун көптөгөн артыкчылыктары бар, бирок, албетте, кээ бир чектөөлөр бар.

3. Учуу убактысынын сенсорлорун колдонуунун артыкчылыктары

Так жана тез өлчөө

УЗИ же лазер сыяктуу башка алыстык сенсорлоруна салыштырмалуу учуу убактысынын сенсорлору окуянын 3D сүрөтүн абдан тез түзө алышат. Мисалы, ToF камерасы муну бир гана жолу жасай алат. Ал гана эмес, ToF сенсору объектилерди кыска убакыттын ичинде так аныктай алат жана нымдуулук, аба басымы жана температурага таасир этпейт, бул аны ички жана тышкы колдонууга ылайыктуу кылат.

узак аралык

ToF сенсорлору лазерди колдонгондуктан, алар ошондой эле алыскы аралыктарды жана диапазондорду жогорку тактык менен өлчөөгө жөндөмдүү. ToF сенсорлору ийкемдүү, анткени алар жакынкы жана алыскы бардык формадагы жана өлчөмдөгү объектилерди аныктоого жөндөмдүү.

Ал ошондой эле ийкемдүү, сиз оптималдуу иштеши үчүн системанын оптикасын ыңгайлаштыра аласыз, анда сиз каалаган көрүү талаасын алуу үчүн өткөргүч жана кабыл алгычтын түрлөрүн жана линзаларын тандай аласыз.

Коопсуздук

Лазерден кооптонупToFсенсор көзүңүзгө зыян келтиреби? кабатыр болбо! Көптөгөн ToF сенсорлору азыр жарык булагы катары аз кубаттуулуктагы инфракызыл лазерди колдонушат жана аны модуляцияланган импульстар менен башкарат. Сенсор адамдын көзүнө коопсуз болушу үчүн 1-класстын лазердик коопсуздук стандарттарына жооп берет.

үнөмдүү

Башка 3D тереңдик диапазонун сканерлөө технологияларына, мисалы, структураланган жарык камера системаларына же лазердик диапазонго караганда, ToF сенсорлору аларга салыштырмалуу бир топ арзаныраак.

Бардык бул чектөөлөргө карабастан, ToF дагы эле абдан ишенимдүү жана 3D маалыматты басып алуунун абдан тез ыкмасы.

4. ТоФ чектөөлөрү

ToF көптөгөн артыкчылыктарга ээ болгону менен, анын чектөөлөрү да бар. ToF чектөөлөрүнүн айрымдарына төмөнкүлөр кирет:

• Чачылган жарык

Эгерде өтө жаркыраган беттер ToF сенсоруңузга абдан жакын болсо, алар кабыл алгычка өтө көп жарык чачып, артефакттарды жана керексиз чагылууларды жаратышы мүмкүн, анткени ToF сенсоруңуз жарыкты өлчөө даяр болгондо гана чагылдырышы керек.

• Бир нече ой жүгүртүү

ToF сенсорлорун бурчтарда жана оюк формаларда колдонууда, алар керексиз чагылууларды пайда кылышы мүмкүн, анткени жарык бир нече жолу секирип, өлчөөнү бурмалап коюшу мүмкүн.

• Айланадагы жарык

ToF камерасын ачык күн нурунда колдонуу сыртта иштөөнү кыйындатат. Бул күн нурунун жогорку интенсивдүүлүгүнө байланыштуу, сенсор пикселдер тез каныккандыктан, объекттен чагылган чыныгы жарыкты аныктоо мүмкүн эмес.

• Жыйынтык

ToF сенсорлору жанаToF линзасыар кандай колдонмолордо колдонулушу мүмкүн. 3D карта түзүүдөн, өнөр жай автоматташтыруудан, тоскоолдуктарды аныктоодон, өзүн өзү башкарган унаалардан, айыл чарбадан, робототехникадан, үй ичиндеги навигациядан, жаңсоолорду таануудан, объектилерди сканерлөөдөн, өлчөөлөрдөн, кошумчаланган реалдуулукка чейин! ToF технологиясын колдонуу чексиз.

ToF линзаларынын бардык муктаждыктары үчүн биз менен байланышсаңыз болот.

Chuang An Optoelectronics идеалдуу визуалдык брендди түзүү үчүн жогорку тактыктагы оптикалык линзаларга басым жасайт

Chuang An Optoelectronics азыр ар кандай чыгардыTOF линзаларысыяктуу:

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