1. Што е сензор за време на летот (ToF)?

Што е камера за време на летот? Дали е камерата што го снима летот на авионот? Дали има врска со авиони или авиони? Па, всушност е многу далеку!

ToF е мерка за времето потребно за објект, честичка или бран да помине растојание. Дали знаевте дека сонарниот систем на лилјак работи? Системот за време на летот е сличен!

Постојат многу видови на сензори за време на летот, но повеќето се камери за време на летот и ласерски скенери, кои користат технологија наречена lidar (откривање и опсег на светлина) за да ја измерат длабочината на различни точки на сликата со нејзино осветлување. со инфрацрвена светлина.

Податоците генерирани и снимени со помош на ToF сензори се многу корисни бидејќи можат да обезбедат детекција на пешаци, автентикација на корисникот врз основа на карактеристиките на лицето, мапирање на околината со помош на алгоритми SLAM (симултана локализација и мапирање) и многу повеќе.

Овој систем всушност е широко користен кај роботите, самоуправувачките автомобили, па дури и сега вашиот мобилен уред. На пример, ако користите Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ итн., вашиот телефон има ToF камера!

ToF камера

2. Како работи сензорот за време на летот?

Сега, би сакале да дадеме краток вовед за тоа што е сензор за време на летот и како функционира.

ToFсензорите користат мали ласери за да испуштаат инфрацрвена светлина, каде што добиената светлина се одбива од кој било предмет и се враќа во сензорот. Врз основа на временската разлика помеѓу емисијата на светлина и враќањето во сензорот откако ќе се рефлектира од објектот, сензорот може да го мери растојанието помеѓу објектот и сензорот.

Денес, ќе истражиме 2 начини како ToF го користи времето на патување за да ги одреди растојанието и длабочината: користење временски импулси и користење фазно поместување на брановите модулирани со амплитуда.

Користете темпирани импулси

На пример, работи со осветлување на целта со ласер, потоа мерење на рефлектираната светлина со скенер и потоа користење на брзината на светлината за екстраполирање на растојанието на објектот за прецизно пресметување на поминатото растојание. Дополнително, разликата во времето на враќање и брановата должина на ласерот потоа се користи за да се направи точна дигитална 3Д претстава и карактеристики на површината на целта и визуелно да се мапираат нејзините индивидуални карактеристики.

Како што можете да видите погоре, ласерската светлина се испушта и потоа отскокнува од објектот назад до сензорот. Со времето на враќање на ласерот, ToF камерите можат да измерат прецизни растојанија за краток временски период со оглед на брзината на патувањето на светлината. (ToF се претвора во растојание) Ова е формулата што аналитичарот ја користи за да стигне до точното растојание на објектот:

(брзина на светлината x време на летот) / 2

ToF се претвора во растојание

Како што можете да видите, тајмерот ќе започне додека светлото е исклучено, а кога ресиверот ќе го прими повратното светло, тајмерот ќе го врати времето. Кога се одзема двапати, се добива „времето на летот“ на светлината, а брзината на светлината е константна, така што растојанието лесно може да се пресмета со помош на формулата погоре. На овој начин може да се одредат сите точки на површината на објектот.

Користете го фазното поместување на бранот AM

Следно, наToFможе да користи и континуирани бранови за откривање на фазното поместување на рефлектираната светлина за да се одреди длабочината и растојанието.

Фазно поместување со помош на AM бран

Со модулирање на амплитудата, тој создава синусоидален извор на светлина со позната фреквенција, дозволувајќи му на детекторот да го одреди фазното поместување на рефлектираната светлина користејќи ја следната формула:

каде што c е брзината на светлината (c = 3 × 10^8 m/s), λ е бранова должина (λ = 15 m), а f е фреквенцијата, секоја точка на сензорот може лесно да се пресмета во длабочина.

Сите овие работи се случуваат многу брзо додека работиме со брзина на светлината. Можете ли да ја замислите прецизноста и брзината со кои сензорите можат да мерат? Дозволете ми да дадам пример, светлината патува со брзина од 300.000 километри во секунда, ако некој предмет е оддалечен од вас 5 метри, временската разлика помеѓу светлината што ја напушта камерата и се враќа е околу 33 наносекунди, што е само еквивалентно на 0,000000033 секунди! Леле! Да не зборуваме, снимените податоци ќе ви дадат точна 3D дигитална претстава за секој пиксел на сликата.

Без оглед на употребениот принцип, обезбедувањето извор на светлина што ја осветлува целата сцена му овозможува на сензорот да ја одреди длабочината на сите точки. Таквиот резултат ви дава мапа на растојание каде секој пиксел го шифрира растојанието до соодветната точка на сцената. Следното е пример за графикон на опсегот ToF:

Пример за графикон за опсег ToF

Сега кога знаеме дека ToF работи, зошто е добро? Зошто да го користите? За што се добри? Не грижете се, има многу предности за користење на ToF сензор, но секако има некои ограничувања.

3. Придобивките од користењето на сензорите за време на летот

Точно и брзо мерење

Во споредба со другите сензори за далечина, како што се ултразвук или ласери, сензорите за време на летот можат многу брзо да состават 3Д слика на сцена. На пример, ToF камерата може да го направи ова само еднаш. Не само тоа, ToF сензорот може прецизно да детектира предмети за кратко време и не е под влијание на влажноста, воздушниот притисок и температурата, што го прави погоден и за внатрешна и за надворешна употреба.

долго растојание

Бидејќи ToF сензорите користат ласери, тие исто така се способни да мерат долги растојанија и опсег со висока точност. ToF сензорите се флексибилни бидејќи се способни да детектираат блиски и далечни објекти од сите облици и големини.

Тој е исто така флексибилен во смисла дека можете да ја приспособите оптиката на системот за оптимални перформанси, каде што можете да ги изберете типовите и леќите на предавателот и приемникот за да го добиете посакуваното видно поле.

Безбедност

Загрижени дека ласерот одToFсензорот ќе ви наштети на очите? не грижете се! Многу ToF сензори сега користат инфрацрвен ласер со мала моќност како извор на светлина и го возат со модулирани импулси. Сензорот ги исполнува стандардите за безбедност на ласерот од класа 1 за да се осигура дека е безбеден за човечкото око.

рентабилно

Во споредба со другите технологии за скенирање на опсегот на длабочина на 3D, како што се системи за структурна светлосна камера или ласерски дострел, ToF сензорите се многу поевтини во споредба со нив.

И покрај сите овие ограничувања, ToF сè уште е многу сигурен и многу брз метод за снимање на 3D информации.

4. Ограничувања на ToF

Иако ToF има многу предности, тој исто така има ограничувања. Некои од ограничувањата на ToF вклучуваат:

• Расфрлана светлина

Ако многу светли површини се многу блиску до вашиот ToF сензор, тие може да расфрлаат премногу светлина во вашиот приемник и да создадат артефакти и несакани рефлексии, бидејќи вашиот ToF сензор треба да ја рефлектира светлината само штом ќе биде подготвено мерењето.

• Повеќекратни рефлексии

Кога користите ToF сензори на агли и конкавни форми, тие можат да предизвикаат несакани рефлексии, бидејќи светлината може да се одбива повеќе пати, искривувајќи го мерењето.

• Амбиентална светлина

Користењето на ToF камерата на отворено при силна сончева светлина може да ја отежне употребата на отворено. Ова се должи на високиот интензитет на сончевата светлина што предизвикува пикселите на сензорот брзо да се заситуваат, што го прави невозможно да се открие вистинската светлина што се рефлектира од објектот.

• Заклучокот

ToF сензори иToF објективможе да се користи во различни апликации. Од 3D мапирање, индустриска автоматизација, детекција на пречки, автомобили со самоуправување, земјоделство, роботика, навигација во затворен простор, препознавање гестови, скенирање објекти, мерења, надзор до зголемена реалност! Примените на ToF технологијата се бескрајни.

Можете да не контактирате за какви било потреби од ToF леќи.

Chuang An Optoelectronics се фокусира на оптички леќи со висока дефиниција за да создаде совршен визуелен бренд

Chuang An Optoelectronics сега има произведено различниTOF леќикако што се:

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