1. Wat ass en Zäit-of-Flight (ToF) Sensor?

Wat ass eng Zäit-of-Flight Kamera? Ass et d'Kamera déi de Fluch vum Fliger erfaasst? Huet et eppes mat Fligeren oder Fligeren ze dinn? Gutt, et ass tatsächlech wäit ewech!

ToF ass eng Moossnam vun der Zäit déi et brauch fir en Objet, Partikel oder Welle eng Distanz ze reesen. Wousst Dir datt de Sonarsystem vun engem Fliedermaus funktionnéiert? Den Zäit-of-Flight System ass ähnlech!

Et gi vill Aarte vu Fluchzäitsensoren, awer déi meescht sinn Fluchzäitkameraen a Laserscanner, déi eng Technologie genannt Lidar (Liichterkennung a Ranging) benotzen fir d'Tiefe vu verschiddene Punkten an engem Bild ze moossen andeems se et blénken mat Infrarout Liicht.

Daten generéiert a gefaange mat ToF Sensoren si ganz nëtzlech well se Foussgängererkennung ubidden, Benotzerauthentifikatioun baséiert op Gesiichtsmerkmale, Ëmfeldkartéierung mat SLAM (simultan Lokaliséierung a Mapping) Algorithmen, a méi.

Dëse System ass tatsächlech wäit benotzt a Roboteren, selbstfahrend Autoen, an och elo Ären mobilen Apparat. Zum Beispill, wann Dir Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ, etc. benotzt, huet Ären Telefon eng ToF Kamera!

Eng ToF Kamera

2. Wéi funktionéiert den Zäit-of-Flight Sensor?

Elo wëlle mir eng kuerz Aféierung ginn, wat en Zäit-of-Flight Sensor ass a wéi et funktionnéiert.

ToFSensoren benotze kleng Laser fir Infrarout Liicht ze emittéieren, wou dat entstinn Liicht vun all Objet spréngt an zréck an de Sensor. Baséierend op den Zäitdifferenz tëscht der Emissioun vum Liicht an dem Retour an de Sensor nodeems se vum Objet reflektéiert ginn, kann de Sensor d'Distanz tëscht dem Objet an dem Sensor moossen.

Haut wäerte mir 2 Weeër entdecken wéi ToF d'Reeszäit benotzt fir Distanz an Déift ze bestëmmen: Timingimpulsen benotzen, a Phaseverschiebung vun Amplitudemoduléierte Wellen benotzen.

Benotzt Zäitimpulsen

Zum Beispill funktionnéiert et andeems en Zil mat engem Laser beliicht, dann dat reflektéiert Liicht mat engem Scanner moosst, an dann d'Liichtgeschwindegkeet benotzt fir d'Distanz vum Objet ze extrapoléieren fir d'Distanz präzis ze berechnen. Zousätzlech gëtt den Ënnerscheed an der Laser-Réckzäit a Wellelängt dann benotzt fir eng korrekt digital 3D Representatioun an Uewerflächefeatures vum Zil ze maachen, a visuell seng individuell Features ze kartéieren.

Wéi Dir uewen gesitt, gëtt d'Laserliicht erausgeschoss an dann spréngt den Objet zréck op de Sensor. Mat der Laser Retour Zäit, ToF Kameraen sinn fäeg präziist Distanzen a kuerzer Zäit ze moossen mat der Geschwindegkeet vum Liichtrees. (ToF konvertéiert op Distanz) Dëst ass d'Formel déi en Analyst benotzt fir op déi exakt Distanz vun engem Objet ze kommen:

(Liichtgeschwindegkeet x Fluchzäit) / 2

ToF konvertéiert op Distanz

Wéi Dir gesitt, fänkt den Timer un wann d'Liicht aus ass, a wann den Empfänger d'Retourliicht kritt, gëtt den Timer d'Zäit zréck. Wann Dir zweemol subtrahéiert, gëtt d'"Fluchzäit" vum Liicht kritt, an d'Liichtgeschwindegkeet ass konstant, sou datt d'Distanz einfach mat der Formel hei uewen berechent ka ginn. Op dës Manéier kënnen all Punkten op der Uewerfläch vum Objet bestëmmt ginn.

Benotzt d'Phaseverschiebung vun der AM Welle

Als nächst, deToFkann och kontinuéierlech Wellen benotzen fir d'Phaseverschiebung vum reflektéierte Liicht z'entdecken fir Déift an Distanz ze bestëmmen.

Phase Verréckelung mat AM Welle

Duerch d'Moduléierung vun der Amplitude entsteet eng sinusfërmeg Liichtquell mat enger bekannter Frequenz, wat den Detektor erlaabt d'Phaseverschiebung vum reflektéierte Liicht mat der folgender Formel ze bestëmmen:

wou c d'Liichtgeschwindegkeet ass (c = 3 × 10 ^ 8 m / s), λ ass eng Wellelängt (λ = 15 m), a f ass d'Frequenz, all Punkt um Sensor kann einfach an Déift berechent ginn.

All dës Saache passéiere ganz séier wéi mir mat der Liichtgeschwindegkeet schaffen. Kënnt Dir Iech d'Präzisioun an d'Geschwindegkeet virstellen mat deenen d'Sensoren moosse kënnen? Loosst mech e Beispill ginn, d'Liicht reest mat enger Geschwindegkeet vun 300.000 Kilometer pro Sekonn, wann en Objet 5m vun Iech ewech ass, ass den Zäitdifferenz tëscht dem Liicht dat d'Kamera verléisst an zréck op ongeféier 33 Nanosekonnen, wat nëmmen 0,000000033 Sekonnen entsprécht! Wow! Net ze ernimmen, déi ageholl Daten ginn Iech eng korrekt 3D digital Representatioun fir all Pixel am Bild.

Egal wéi de Prinzip, deen benotzt gëtt, gëtt eng Liichtquell, déi d'ganz Szen beliicht, erlaabt de Sensor d'Tiefe vun alle Punkten ze bestëmmen. Esou e Resultat gëtt Iech eng Distanzkaart wou all Pixel d'Distanz zum entspriechende Punkt an der Szen codéiert. Déi folgend ass e Beispill vun enger ToF Range Grafik:

E Beispill vun enger ToF Range Grafik

Elo wou mir wëssen datt ToF funktionnéiert, firwat ass et gutt? Firwat et benotzen? Wat si gutt fir? Maacht Iech keng Suergen, et gi vill Virdeeler fir en ToF Sensor ze benotzen, awer natierlech ginn et e puer Aschränkungen.

3. D'Virdeeler vun Zäit-of-Flight Sensoren benotzt

Genau a séier Miessung

Am Verglach mat anere Distanzsensoren wéi Ultraschall oder Laser, sinn Zäit-of-Flight Sensoren fäeg en 3D Bild vun enger Szen ganz séier ze komponéieren. Zum Beispill kann eng ToF Kamera dëst nëmmen eemol maachen. Net nëmmen dat, den ToF-Sensor ass fäeg Objeten a kuerzer Zäit präzis z'entdecken an ass net vu Fiichtegkeet, Loftdrock an Temperatur beaflosst, sou datt et gëeegent ass fir Indoor an Outdoor Gebrauch.

laang Distanz

Zënter ToF Sensoren Laser benotzen, si si och fäeg laang Distanzen a Beräicher mat héijer Genauegkeet ze moossen. ToF Sensoren si flexibel well se fäeg sinn no a wäit Objete vun alle Formen a Gréissten z'entdecken.

Et ass och flexibel am Sënn datt Dir fäeg sidd d'Optik vum System fir eng optimal Leeschtung ze personaliséieren, wou Dir d'Sender- an Empfängertypen a Lënsen auswielen fir dat gewënschte Gesiichtsfeld ze kréien.

Sécherheet

Suergen, datt de Laser aus demToFSensor wäert Är Aen schueden? maach der keng Suergen! Vill ToF Sensoren benotzen elo e Low-Power Infrarout-Laser als Liichtquell a fuere se mat moduléierte Impulser. De Sensor entsprécht Klass 1 Laser Sécherheetsnormen fir sécherzestellen datt et sécher ass fir dat mënschlecht Auge.

kascht effektiv

Am Verglach mat aneren 3D Déiftberäich Scannen Technologien wéi strukturéiert Liichtkamera Systemer oder Laser Entfernungsfinder, sinn ToF Sensoren vill méi bëlleg am Verglach mat hinnen.

Trotz all dësen Aschränkungen ass ToF nach ëmmer ganz zouverlässeg an eng ganz séier Method fir 3D Informatioun z'erfëllen.

4. Aschränkungen vun ToF

Och wann ToF vill Virdeeler huet, huet et och Aschränkungen. E puer vun den Aschränkungen vun ToF enthalen:

• Verstreet Luucht

Wa ganz helle Flächen ganz no bei Ärem ToF Sensor sinn, kënne se ze vill Liicht an Ären Empfänger verstreeten an Artefakte an ongewollte Reflexiounen erstellen, well Ären ToF Sensor nëmmen d'Liicht muss reflektéieren wann d'Messung fäerdeg ass.

• Multiple Reflexiounen

Wann Dir ToF-Sensoren op Ecker a konkave Formen benotzt, kënne se ongewollt Reflexioune verursaachen, well d'Liicht e puer Mol ka sprangen, d'Miessung verzerren.

• Ambient Liicht

D'Benotzung vun der ToF Kamera dobaussen am helle Sonneliicht kann d'Benotzung dobausse schwéier maachen. Dëst ass wéinst der héijer Intensitéit vum Sonneliicht, déi d'Sensorpixel séier saturéiert, wat et onméiglech mécht dat tatsächlech Liicht aus dem Objet z'entdecken.

• D'Konklusioun

ToF Sensoren anToF Lenskann a ville Applikatiounen benotzt ginn. Vun 3D Mapping, Industrieautomatiséierung, Hindernisserkennung, Selbstfahrend Autoen, Landwirtschaft, Robotik, Indoor Navigatioun, Gesteerkennung, Objektscannen, Miessungen, Iwwerwaachung bis Augmentéiert Realitéit! D'Applikatioune vun der ToF Technologie sinn endlos.

Dir kënnt eis kontaktéieren fir all Bedierfnesser vun ToF Lënsen.

Chuang An Optoelectronics konzentréiert sech op High-Definition optesch Lënsen fir eng perfekt visuell Mark ze kreéieren

Chuang An Optoelectronics huet elo eng Vielfalt vu produzéiertTOF Lënsenwéi:

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