1. Нислэгийн цаг (ToF) мэдрэгч гэж юу вэ?

Нислэгийн цагны камер гэж юу вэ? Онгоцны нислэгийг авдаг камер мөн үү? Энэ нь онгоц эсвэл онгоцтой холбоотой юу? За, үнэндээ энэ нь маш хол байна!

ToF гэдэг нь объект, бөөмс, долгионы зайг туулахад зарцуулдаг цаг хугацааны хэмжүүр юм. Сарьсан багваахайн дууны систем ажилладаг гэдгийг та мэдэх үү? Нислэгийн цагийн систем нь адилхан!

Олон төрлийн нислэгийн цаг мэдрэгч байдаг ч ихэнх нь нислэгийн цагийг хэмждэг камер, лазер сканнерууд бөгөөд эдгээр нь lidar (гэрлийн мэдрэгч ба хүрээ) хэмээх технологийг ашиглан зургийн янз бүрийн цэгүүдийн гүнийг гэрэлтүүлэх замаар хэмждэг. хэт улаан туяаны гэрлээр.

ToF мэдрэгч ашиглан үүсгэсэн болон авсан өгөгдөл нь явган зорчигчийг илрүүлэх, нүүрний онцлогт суурилсан хэрэглэгчийн баталгаажуулалт, SLAM (нэгэн зэрэг локалчлал ба зураглал) алгоритмыг ашиглан орчны зураглал хийх гэх мэт олон зүйлийг хийх боломжтой тул маш хэрэгтэй.

Энэ системийг роботууд, өөрөө жолооддог машинууд, тэр ч байтугай одоо ч гэсэн таны хөдөлгөөнт төхөөрөмжид өргөн ашигладаг. Жишээлбэл, хэрэв та Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ гэх мэтийг ашиглаж байгаа бол таны утас ToF камертай!

ToF камер

2. Нислэгийн цаг мэдрэгч хэрхэн ажилладаг вэ?

Одоо бид нислэгийн цаг мэдрэгч гэж юу болох, хэрхэн ажилладаг талаар товч танилцуулахыг хүсч байна.

ToFМэдрэгчид нь хэт улаан туяаны гэрлийг ялгаруулахын тулд жижиг лазеруудыг ашигладаг бөгөөд үүнээс үүссэн гэрэл нь аливаа объектоос үсэрч мэдрэгч рүү буцдаг. Гэрлийн ялгаралт ба объект туссаны дараа мэдрэгч рүү буцах цагийн зөрүү дээр үндэслэн мэдрэгч нь объект болон мэдрэгчийн хоорондох зайг хэмжиж болно.

Өнөөдөр бид ToF нь зай ба гүнийг тодорхойлохын тулд аяллын цагийг хэрхэн ашигладаг тухай 2 аргыг судлах болно: цаг хугацааны импульс ашиглах, далайцын модуляцлагдсан долгионы фазын шилжилтийг ашиглах.

Хугацаатай импульс ашиглах

Тухайлбал, байг лазераар гэрэлтүүлж, ойсон гэрлийг сканнераар хэмжиж, дараа нь гэрлийн хурдыг ашиглан тухайн объектын зайг экстраполяци хийж, туулсан зайг нарийн тооцдог. Нэмж дурдахад лазерын буцах хугацаа болон долгионы уртын зөрүүг ашиглан зорилтот объектын 3D дүрслэл, гадаргуугийн онцлогийг үнэн зөв гаргаж, бие даасан шинж чанарыг нь нүдээр дүрслэн гаргадаг.

Таны харж байгаагаар лазерын гэрэл гарч, дараа нь объектоос мэдрэгч рүү буцаж очдог. Лазер буцах цагтай тул ToF камер нь гэрлийн хурдыг харгалзан богино хугацаанд зайг нарийн хэмжиж чаддаг. (ToF зай руу хөрвүүлдэг) Энэ нь объектын яг зайд хүрэхийн тулд шинжээчийн ашигладаг томъёо юм:

(гэрлийн хурд x нислэгийн цаг) / 2

ToF нь зай руу хөрвүүлдэг

Таны харж байгаагаар гэрэл унтарсан үед таймер эхлэх бөгөөд хүлээн авагч буцах гэрлийг хүлээн авах үед таймер цагийг буцаана. Хоёр удаа хасах үед гэрлийн "нислэгийн цаг" гарч ирдэг бөгөөд гэрлийн хурд тогтмол байдаг тул дээрх томьёог ашиглан зайг хялбархан тооцоолж болно. Ийм байдлаар объектын гадаргуу дээрх бүх цэгүүдийг тодорхойлж болно.

AM долгионы фазын шилжилтийг ашигла

Дараа нь,ToFМөн гүн болон зайг тодорхойлохын тулд ойсон гэрлийн фазын шилжилтийг илрүүлэхийн тулд тасралтгүй долгион ашиглаж болно.

AM долгион ашиглан фазын шилжилт

Далайцыг модуляцлах замаар энэ нь мэдэгдэж буй давтамжтай синусоид гэрлийн эх үүсвэрийг бий болгож, детекторт ойсон гэрлийн фазын шилжилтийг дараах томъёогоор тодорхойлох боломжийг олгоно.

Энд c нь гэрлийн хурд (c = 3 × 10^8 м/с), λ нь долгионы урт (λ = 15 м), f нь давтамж, мэдрэгч дээрх цэг бүрийг гүнд хялбархан тооцоолж болно.

Бид гэрлийн хурдаар ажиллахад эдгээр бүх зүйл маш хурдан болдог. Мэдрэгчид ямар нарийвчлал, хурдыг хэмжих боломжтойг та төсөөлж байна уу? Би нэг жишээ хэлье, гэрэл секундэд 300,000 километрийн хурдтай тархдаг, хэрэв биет чамаас 5м зайд байвал камераас гарах болон буцаж ирэх гэрлийн хоорондох хугацааны зөрүү 33 наносекунд орчим буюу ердөө 0,000000033 секундтэй тэнцэнэ! Хөөх! Авсан өгөгдөл нь зураг дээрх пиксел бүрийн үнэн зөв 3D дижитал дүрслэлийг өгөх болно гэдгийг дурдахгүй.

Ашигласан зарчмаас үл хамааран бүх дүр зургийг гэрэлтүүлэх гэрлийн эх үүсвэрээр хангах нь мэдрэгч нь бүх цэгийн гүнийг тодорхойлох боломжийг олгодог. Ийм үр дүн нь пиксел тус бүр нь үзэгдэл дэх харгалзах цэг хүртэлх зайг кодлох зайны газрын зургийг танд олгоно. Дараах нь ToF хүрээний графикийн жишээ юм.

ToF хүрээний графикийн жишээ

Одоо бид ToF ажилладаг гэдгийг мэдэж байгаа, яагаад сайн байна вэ? Яагаад үүнийг ашиглах вэ? Тэд юунд сайн бэ? Санаа зоволтгүй, ToF мэдрэгчийг ашиглах нь олон давуу талтай боловч мэдээжийн хэрэг зарим хязгаарлалттай байдаг.

3. Нислэгийн цаг мэдрэгчийг ашиглахын давуу тал

Нарийвчлалтай, хурдан хэмжилт хийх

Хэт авиа, лазер зэрэг зайны мэдрэгчтэй харьцуулахад нислэгийн цаг мэдрэгч нь үзэгдлийн 3D дүрсийг маш хурдан гаргах чадвартай. Жишээлбэл, ToF камер үүнийг зөвхөн нэг удаа хийх боломжтой. Үүгээр ч зогсохгүй ToF мэдрэгч нь объектыг богино хугацаанд нарийвчлалтай илрүүлэх чадвартай бөгөөд чийгшил, агаарын даралт, температурын нөлөөнд автдаггүй тул гадна болон дотор ашиглахад тохиромжтой.

хол зай

ToF мэдрэгч нь лазерыг ашигладаг тул өндөр нарийвчлалтай холын зай, зайг хэмжих чадвартай. ToF мэдрэгч нь бүх хэлбэр, хэмжээтэй ойрын болон холын объектыг илрүүлэх чадвартай тул уян хатан байдаг.

Энэ нь мөн уян хатан бөгөөд системийн оптикийг оновчтой гүйцэтгэлд тохируулах боломжтой бөгөөд эндээс дамжуулагч, хүлээн авагчийн төрөл, линзийг сонгож хүссэн харааны талбарыг авах боломжтой.

Аюулгүй байдал

-аас лазер нь санаа зовж байнаToFмэдрэгч таны нүдийг гэмтээж байна уу? санаа зовох хэрэггүй! Олон ToF мэдрэгчүүд одоо бага чадлын хэт улаан туяаны лазерыг гэрлийн эх үүсвэр болгон ашиглаж, модуляцлагдсан импульсээр удирддаг. Мэдрэгч нь хүний ​​нүдэнд аюулгүй байхын тулд 1-р ангиллын лазерын аюулгүй байдлын стандартыг хангасан.

зардал багатай

Гэрлийн камерын систем эсвэл лазерын зай хэмжигч гэх мэт бусад 3D гүнд сканнердах технологитой харьцуулахад ToF мэдрэгч нь тэдэнтэй харьцуулахад хамаагүй хямд байдаг.

Эдгээр бүх хязгаарлалтыг үл харгалзан ToF нь маш найдвартай бөгөөд 3D мэдээллийг авах маш хурдан арга юм.

4. ТоФ-ын хязгаарлалт

Хэдийгээр ToF нь олон давуу талтай ч гэсэн хязгаарлалттай байдаг. ToF-ийн зарим хязгаарлалтууд нь:

• Тарсан гэрэл

Хэрэв маш тод гадаргуу нь таны ToF мэдрэгчтэй маш ойрхон байвал тэдгээр нь таны хүлээн авагч руу хэт их гэрэл цацаж, эд өлгийн зүйл болон хүсээгүй тусгал үүсгэж болзошгүй, учир нь таны ToF мэдрэгч хэмжилт бэлэн болмогц л гэрлийг тусгах ёстой.

• Олон тооны тусгал

ToF мэдрэгчийг булан болон хонхор хэлбэрт ашиглах үед гэрэл хэд хэдэн удаа үсэрч хэмжилтийг гажуудуулдаг тул хүсээгүй тусгал үүсгэж болно.

• Орчны гэрэл

ToF камерыг гадаа нарны хурц гэрэлд ашиглах нь гадаа ашиглахад хэцүү болгодог. Энэ нь нарны гэрлийн өндөр эрчмээс болж мэдрэгчийн пикселүүд хурдан ханаж, объектоос туссан бодит гэрлийг илрүүлэх боломжгүй болгодогтой холбоотой юм.

• Дүгнэлт

ToF мэдрэгч баToF линзянз бүрийн хэрэглээнд ашиглаж болно. 3D зураглал, үйлдвэрлэлийн автоматжуулалт, саад тотгор илрүүлэх, өөрөө жолооддог машин, хөдөө аж ахуй, робот техник, дотор навигаци, дохио зангаа таних, объект скан хийх, хэмжилт, тандалтаас эхлээд нэмэлт бодит байдал хүртэл! ToF технологийн хэрэглээ хязгааргүй юм.

Та ToF линзний хэрэгцээг бидэнтэй холбогдож авах боломжтой.

Chuang An Optoelectronics нь төгс харааны брэндийг бий болгохын тулд өндөр нарийвчлалтай оптик линз дээр анхаарлаа төвлөрүүлдэг

Chuang An Optoelectronics одоо төрөл бүрийн үйлдвэрлэсэнTOF линзгэх мэт:

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