1. Kas ir lidojuma laika (TOF) sensors?

Kas ir lidojuma laika kamera? Vai tā ir kamera, kas uztver lidmašīnas lidojumu? Vai tam ir kaut kas sakars ar lidmašīnām vai lidmašīnām? Nu, tas patiesībā ir tālu!

TOF ir tā laika mērs, kas nepieciešams objektam, daļiņai vai viļņam, lai nobrauktu attālumu. Vai zinājāt, ka sikspārņa hidrolokatoru sistēma darbojas? Lidojuma laika sistēma ir līdzīga!

Ir daudz veidu lidojuma laika sensori, bet lielākā daļa ir lidojuma laika kameras un lāzera skeneri, kas izmanto tehnoloģiju, ko sauc par LIDAR (gaismas noteikšana un diapazons), lai izmērītu dažādu attēlu dziļumu attēlā, to spīdot ar infrasarkano gaismu.

Dati, kas ģenerēti un uztverti, izmantojot TOF sensorus, ir ļoti noderīgi, jo tie var nodrošināt gājēju noteikšanu, lietotāja autentifikāciju, kuras pamatā ir sejas īpašības, vides kartēšana, izmantojot SLAM (vienlaicīga lokalizācija un kartēšana) algoritmi un daudz kas cits.

Šī sistēma faktiski tiek plaši izmantota robotos, pašbraucošās automašīnās un pat tagad jūsu mobilajā ierīcē. Piemēram, ja jūs izmantojat Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ utt., Jūsu tālrunim ir TOF kamera!

TOF kamera

2. Kā darbojas lidojuma laika sensors?

Tagad mēs gribētu īsi iepazīstināt ar to, kas ir lidojuma laika sensors un kā tas darbojas.

TofsSensori izmanto sīkus lāzerus, lai izdalītu infrasarkano staru gaismu, kur iegūtā gaisma atlec no jebkura objekta un atgriežas sensorā. Balstoties uz laika starpību starp gaismas emisiju un atgriešanos sensorā pēc objekta atspoguļošanas, sensors var izmērīt attālumu starp objektu un sensoru.

Mūsdienās mēs izpētīsim 2 veidus, kā TOF izmanto ceļojuma laiku attāluma un dziļuma noteikšanai: laika impulsu izmantošana un modulētu viļņu fāzes maiņa.

Izmantojiet laika impulsus

Piemēram, tas darbojas, apgaismojot mērķi ar lāzeru, pēc tam izmērot atstaroto gaismu ar skeneri un pēc tam izmantojot gaismas ātrumu, lai ekstrapolētu objekta attālumu, lai precīzi aprēķinātu nobraukto attālumu. Turklāt lāzera atgriešanās laika un viļņa garuma atšķirība tiek izmantota, lai izveidotu precīzu digitālo 3D attēlojumu un mērķa virsmu, un vizuāli kartētu tā individuālās pazīmes.

Kā redzat iepriekš, lāzera gaisma tiek izšauta un pēc tam atlec no objekta atpakaļ uz sensoru. Ar lāzera atgriešanās laiku TOF kameras spēj noteikt precīzus attālumus īsā laika posmā, ņemot vērā vieglo pārvietošanās ātrumu. (TOF pārvērš attālumā) Šī ir formula, ko analītiķis izmanto, lai nonāktu precīzā objekta attālumā:

(Gaismas ātrums x lidojuma laiks) / 2

TOF pārvērš attālumā

Kā redzat, taimeris sāksies, kamēr gaisma ir izslēgta, un kad uztvērējs saņem atgriešanās gaismu, taimeris atgriezīs laiku. Divreiz atņemot, tiek iegūts gaismas “lidojuma laiks”, un gaismas ātrums ir nemainīgs, tāpēc attālumu var viegli aprēķināt, izmantojot iepriekš minēto formulu. Tādā veidā var noteikt visus punktus uz objekta virsmas.

Izmantojiet AM viļņa fāzes nobīdi

Tālāk,Tofsvar arī izmantot nepārtrauktus viļņus, lai noteiktu atstarotās gaismas fāzes nobīdi, lai noteiktu dziļumu un attālumu.

Fāzes maiņa, izmantojot AM Wave

Modulējot amplitūdu, tas rada sinusoidālu gaismas avotu ar zināmu frekvenci, ļaujot detektoram noteikt atstarotās gaismas fāzes nobīdi, izmantojot šādu formulu:

kur c ir gaismas ātrums (c = 3 × 10^8 m/s), λ ir viļņa garums (λ = 15 m), un F ir frekvence, katru sensora punktu var viegli aprēķināt dziļumā.

Visas šīs lietas notiek ļoti ātri, kad mēs strādājam ar gaismas ātrumu. Vai varat iedomāties precizitāti un ātrumu, ar kuru sensori spēj izmērīt? Ļaujiet man sniegt piemēru, gaisma ceļo ar ātrumu 300 000 kilometrus sekundē, ja objekts atrodas 5 m attālumā no jums, laika starpība starp gaismu, kas atstāj kameru un atgriešanos, ir aptuveni 33 nanosekundes, kas ir tikai līdzvērtīga 0,000000033 sekundēm! Wow! Nemaz nerunājot par to, ka notvertie dati jums sniegs precīzu 3D digitālo attēlojumu katram attēla pikselim.

Neatkarīgi no izmantotā principa, nodrošinot gaismas avotu, kas apgaismo visu ainu, sensoram ļauj noteikt visu punktu dziļumu. Šāds rezultāts dod jums attāluma karti, kur katrs pikselis kodē attālumu līdz attiecīgajam skatuves punktam. Šis ir TOF diapazona grafika piemērs:

TOF diapazona diagrammas piemērs

Tagad, kad mēs zinām, ka TOF darbojas, kāpēc tas ir labi? Kāpēc to izmantot? Kam viņi ir labi? Neuztraucieties, TOF sensora izmantošanai ir daudz priekšrocību, bet, protams, ir daži ierobežojumi.

3. Lidojuma laika sensoru izmantošanas priekšrocības

Precīzs un ātrs mērījums

Salīdzinot ar citiem attāluma sensoriem, piemēram, ultraskaņu vai lāzeriem, lidojuma laika sensori ļoti ātri spēj sastādīt ainas 3D attēlu. Piemēram, TOF kamera to var izdarīt tikai vienu reizi. Ne tikai tas, ka TOF sensors spēj precīzi noteikt objektus īsā laikā, un to neietekmē mitrums, gaisa spiediens un temperatūra, padarot to piemērotu gan iekštelpu, gan āra lietošanai.

tālsatikums

Tā kā TOF sensori izmanto lāzerus, tie arī spēj izmērīt lielus attālumus un diapazonus ar augstu precizitāti. TOF sensori ir elastīgi, jo spēj noteikt visu formu un izmēru tuvu un tālu objektus.

Tas ir arī elastīgs tādā nozīmē, ka jūs varat pielāgot sistēmas optiku optimālai veiktspējai, kur varat izvēlēties raidītāju un uztvērēju veidus un objektīvus, lai iegūtu vēlamo redzes lauku.

Drošība

Uztraucas, ka lāzers noTofsSensors sāpēs jūsu acis? Neuztraucieties! Daudzi TOF sensori tagad kā gaismas avotu izmanto mazjaudas infrasarkano lāzeru un vada to ar modulētiem impulsiem. Sensors atbilst 1. klases lāzera drošības standartiem, lai nodrošinātu, ka tas ir drošs cilvēka acij.

rentabls

Salīdzinot ar citām 3D dziļuma diapazona skenēšanas tehnoloģijām, piemēram, strukturētām gaismas kameru sistēmām vai lāzera diapazonu, TOF sensori ir daudz lētāki, salīdzinot ar tiem.

Neskatoties uz visiem šiem ierobežojumiem, TOF joprojām ir ļoti uzticama un ļoti ātra 3D informācijas uztveršanas metode.

4. TOF ierobežojumi

Lai arī TOF ir daudz priekšrocību, tam ir arī ierobežojumi. Daži no TOF ierobežojumiem ir:

• Izkliedēta gaisma

Ja ļoti spilgtas virsmas ir ļoti tuvu jūsu TOF sensoram, tās var pārāk daudz izkliedēt jūsu uztvērējā un radīt artefaktus un nevēlamus atstarojumus, jo jūsu TOF sensoram ir jāatspoguļo gaisma tikai pēc mērīšanas sagatavošanas.

• Vairākas pārdomas

Izmantojot TOF sensorus uz stūriem un ieliektām formām, tie var izraisīt nevēlamus atstarojumus, jo gaisma var vairākas reizes atlec, izkropļojot mērījumu.

• Apkārtējais gaisma

Izmantojot TOF kameru ārpus telpām, spilgtā saules gaismā var apgrūtināt āra lietošanu. Tas ir saistīts ar lielo saules gaismas intensitāti, izraisot sensora pikseļus ātri piesātināt, padarot neiespējamu no objekta atspoguļotās faktiskās gaismas noteikšanas.

• Secinājums

TOF sensori unTOF objektīvsvar izmantot dažādās lietojumprogrammās. Sākot no 3D kartēšanas, rūpniecības automatizācijas, šķēršļu noteikšanas, pašbraucošām automašīnām, lauksaimniecības, robotikas, navigācijas iekštelpās, žestu atpazīšanu, objektu skenēšanu, mērījumus, uzraudzību līdz papildinātajai realitātei! TOF tehnoloģijas pielietojums ir bezgalīgs.

Jūs varat sazināties ar mums, ņemot vērā jebkādas TOF objektīvu vajadzības.

Chuang optoelektronika koncentrējas uz augstas izšķirtspējas optisko objektīvu, lai izveidotu perfektu vizuālo zīmolu

Chuang optoelektronika tagad ir radījusi dažādasTof objektīvipiemēram:

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