1. Kas yra skrydžio laiko (TOF) jutiklis?

Kas yra skrydžio laiko kamera? Ar tai fotoaparatas, užfiksavęs lėktuvo skrydį? Ar tai turi ką nors bendro su lėktuvais ar lėktuvais? Na, tai iš tikrųjų yra ilgas kelias!

TOF yra laiko matas, kurio reikia objektui, dalelėms ar bangai nuvažiuoti atstumą. Ar žinojai, kad veikia šikšnosparnio sonaro sistema? Sistema skrydžio laikas yra panaši!

Yra daugybė rūšių skrydžio laiko jutiklių, tačiau dauguma jų yra skrydžio laiko kameros ir lazeriniai skaitytuvai, kurie naudoja technologiją, vadinamą LIDAR (šviesos aptikimu ir diapazonu), kad būtų galima išmatuoti įvairių vaizdo taškų gylį, šviečiant jį, šviečiant jį. su infraraudonųjų spindulių šviesa.

Duomenys, sugeneruoti ir užfiksuoti naudojant TOF jutiklius, yra labai naudingi, nes jie gali suteikti pėsčiųjų aptikimą, vartotojo autentifikavimą, pagrįstą veido ypatybėmis, aplinkos žemėlapių sudarymu, naudojant SLAM (vienu metu lokalizacijos ir žemėlapių sudarymo) algoritmus ir dar daugiau.

Ši sistema iš tikrųjų yra plačiai naudojama robotuose, savarankiškai vairuojančiuose automobiliuose ir net dabar jūsų mobiliajame įrenginyje. Pvz., Jei naudojate „Huawei P30 Pro“, „Oppo RX17 Pro“, „LG G8 Thinq“ ir kt., Jūsų telefone yra TOF kamera!

TOF kamera

2. Kaip veikia skrydžio laikas?

Dabar norėtume trumpai pristatyti, kas yra skrydžio laiko jutiklis ir kaip jis veikia.

TofJutikliai naudoja mažus lazerius, kad skleistų infraraudonųjų spindulių šviesą, kai gauta šviesa atšoka nuo bet kokio objekto ir grįžta į jutiklį. Remiantis laiko skirtumu tarp šviesos emisijos ir grįžimo į jutiklį po to, kai jį atspindi objektas, jutiklis gali išmatuoti atstumą tarp objekto ir jutiklio.

Šiandien mes ištirsime 2 būdus, kaip TOF naudoja kelionės laiką atstumui ir gyliui nustatyti: naudojant laiko impulsus ir naudojant amplitudės modifikuotų bangų fazių keitimą.

Naudokite laiko impulsus

Pvz., Jis veikia apšviečiant taikinį lazeriu, tada matuojant atspindėtą šviesą skaitytuvu, o tada naudojant šviesos greitį, kad ekstrapoliuotų objekto atstumą, kad tiksliai apskaičiuotų nuvažiuotą atstumą. Be to, lazerio grąžinimo laiko ir bangos ilgio skirtumas yra naudojamas tiksliam skaitmeniniam 3D vaizdui ir paviršiaus ypatybėms padaryti ir vizualiai nubrėžia jo individualias savybes.

Kaip matote aukščiau, lazerio lemputė iškloja ir tada atšoka objektą atgal į jutiklį. Esant lazerio grąžinimui, TOF kameros per trumpą laiką gali išmatuoti tikslius atstumus, atsižvelgiant į lengvos kelionės greitį. (TOF konvertuoja į atstumą) Tai yra formulė, kurią analitikas naudoja, kad pasiektų tikslų objekto atstumą:

(šviesos greitis x skrydžio laikas) / 2

TOF konvertuoja į atstumą

Kaip matote, laikmatis prasidės, kol lemputė bus išjungta, o imtuvas gaus grąžinimo lemputę, laikmatis grąžins laiką. Du kartus atimant šviesos „skrydžio laiką“, o šviesos greitis yra pastovus, todėl atstumą galima lengvai apskaičiuoti naudojant aukščiau esančią formulę. Tokiu būdu galima nustatyti visus objekto paviršiaus taškus.

Naudokite AM bangos fazės poslinkį

ToliauTofTaip pat gali naudoti nuolatines bangas, kad aptiktų atspindėtos šviesos fazinį poslinkį, kad nustatytų gylį ir atstumą.

Fazių poslinkis naudojant AM bangą

Moduliuodamas amplitudę, jis sukuria žinomą sinusoidinio šviesos šaltinį, leidžiantį detektoriui nustatyti atspindėtos šviesos fazės poslinkį, naudojant šią formulę:

Kur C yra šviesos greitis (c = 3 × 10^8 m/s), λ yra bangos ilgis (λ = 15 m), o F yra dažnis, kiekvienas jutiklio taškas gali būti lengvai apskaičiuojamas gylyje.

Visi šie dalykai vyksta labai greitai, kai dirbame šviesos greičiu. Ar galite įsivaizduoti tikslumą ir greitį, su kuriais jutikliai gali išmatuoti? Leiskite man pateikti pavyzdį, kad šviesa keliauja 300 000 kilometrų per sekundę greičiu, jei objektas yra 5 m atstumu nuo jūsų, laiko skirtumas tarp fotoaparato išeinančio šviesos ir grįžimo yra apie 33 nanosekundės, o tai yra tik 0,000000033 sekundės! Oho! Jau neminint to, kad užfiksuoti duomenys pateiks jums tikslią 3D skaitmeninį vaizdą kiekvienam vaizdo taškui.

Nepaisant naudojamo principo, pateikiant šviesos šaltinį, kuris apšviečia visą sceną, jutiklį leidžia nustatyti visų taškų gylį. Toks rezultatas suteikia atstumo žemėlapį, kuriame kiekvienas pikselis koduoja atstumą iki atitinkamo scenos taško. Toliau pateiktas TOF diapazono grafiko pavyzdys:

TOF diapazono grafiko pavyzdys

Dabar, kai mes žinome, kad TOF veikia, kodėl jis yra geras? Kodėl verta juo naudotis? Kam jie naudingi? Nesijaudinkite, naudojant TOF jutiklio naudojimą, yra daug privalumų, tačiau, žinoma, yra keletas apribojimų.

3. Skrydžio laiko jutiklių naudojimo pranašumai

Tikslus ir greitas matavimas

Palyginti su kitais atstumo jutikliais, tokiais kaip ultragarsas ar lazeriai, skrydžio laiko jutikliai gali labai greitai sudaryti 3D scenos vaizdą. Pvz., TOF kamera gali tai padaryti tik vieną kartą. Ne tik tai, kad TOF jutiklis per trumpą laiką gali tiksliai aptikti objektus ir jam nepaveikia drėgmės, oro slėgio ir temperatūros, todėl jis yra tinkamas naudoti tiek vidaus, tiek lauko naudojimui.

ilgas atstumas

Kadangi TOF jutikliai naudoja lazerius, jie taip pat gali išmatuoti didelius atstumus ir labai tiksliai išmatuoti. TOF jutikliai yra lankstūs, nes jie sugeba aptikti visų formų ir dydžių šalia ir tolimus objektus.

Taip pat lanksti ta prasme, kad jūs galite pritaikyti sistemos optiką, kad galėtumėte optimaliai našumui, kur galite pasirinkti siųstuvo ir imtuvo tipus bei objektyvus, kad gautumėte norimą matymo lauką.

Saugumas

Nerimavo, kad lazeris išTofJutiklis pakenks tavo akimis? Nesijaudink! Daugelis TOF jutiklių dabar naudoja mažos galios infraraudonųjų spindulių lazerį kaip šviesos šaltinį ir vairuoja jį moduliuotomis impulsais. Jutiklis atitinka 1 klasės lazerio saugos standartus, kad užtikrintų, jog jis yra saugus žmogaus akiai.

ekonomiškai efektyvu

Palyginti su kitomis 3D gylio diapazono nuskaitymo technologijomis, tokiomis kaip struktūrizuotos šviesos kamerų sistemos ar lazeriniai nuotoliniai ieškiniai, TOF jutikliai, palyginti su jais, yra daug pigesni.

Nepaisant visų šių apribojimų, TOF vis dar yra labai patikimas ir labai greitas 3D informacijos fiksavimo būdas.

4. TOF apribojimai

Nors TOF turi daug privalumų, jis taip pat turi apribojimų. Kai kurie TOF apribojimai apima:

• Išsklaidyta šviesa

Jei labai ryškūs paviršiai yra labai arti jūsų TOF jutiklio, jie gali išsklaidyti per daug šviesos į jūsų imtuvą ir sukurti artefaktus bei nepageidaujamus atspindžius, nes jūsų TOF jutiklis turi atspindėti tik šviesą, kai matavimas bus paruoštas.

• Keli atspindžiai

Naudodami TOF jutiklius ant kampų ir įgaubtų formų, jie gali sukelti nepageidaujamus atspindžius, nes šviesa gali kelis kartus atšokti, iškraipydama matavimą.

• Aplinkos šviesa

Naudojant TOF fotoaparatą lauke ryškioje saulės šviesoje, galite apsunkinti lauko naudojimą. Taip yra dėl didelio saulės šviesos intensyvumo, dėl kurio jutiklio taškai greitai prisotinami, todėl neįmanoma aptikti tikrosios šviesos, atspindinčios iš objekto.

• Išvada

TOF jutikliai irTOF objektyvasGali būti naudojamas įvairiose programose. Nuo 3D žemėlapių, pramoninės automatizavimo, kliūčių aptikimo, savarankiškų automobilių, žemės ūkio, robotikos, navigacijos patalpose, gestų atpažinimo, objektų nuskaitymo, matavimų, stebėjimo iki papildytos realybės! TOF technologijos pritaikymas yra begalinis.

Galite susisiekti su mumis dėl bet kokių TOF objektyvų poreikių.

„Chuang A“ optoelektronika sutelkia dėmesį į aukštos raiškos optinius objektyvus, kad būtų sukurtas tobulas vaizdinis prekės ženklas

„Chuang An“ optoelektronika dabar sukūrė įvairiusTOF lęšiaitokių kaip:

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