1. Apakah sensor masa (TOF)?

Apakah kamera masa penerbangan? Adakah kamera yang menangkap penerbangan pesawat? Adakah ia mempunyai kaitan dengan pesawat atau pesawat? Nah, ia sebenarnya jauh!

TOF adalah ukuran masa yang diperlukan untuk objek, zarah atau gelombang untuk bergerak jauh. Adakah anda tahu bahawa sistem sonar kelawar berfungsi? Sistem masa penerbangan adalah serupa!

Terdapat banyak jenis sensor masa penerbangan, tetapi kebanyakannya adalah kamera masa penerbangan dan pengimbas laser, yang menggunakan teknologi yang dipanggil lidar (pengesanan cahaya dan jarak) untuk mengukur kedalaman pelbagai titik dalam imej dengan bersinar dengan cahaya inframerah.

Data yang dihasilkan dan ditangkap menggunakan sensor TOF sangat berguna kerana ia dapat memberikan pengesanan pejalan kaki, pengesahan pengguna berdasarkan ciri -ciri wajah, pemetaan persekitaran menggunakan algoritma SLAM (penyetempatan serentak dan pemetaan), dan banyak lagi.

Sistem ini sebenarnya digunakan secara meluas dalam robot, kereta memandu sendiri, dan sekarang peranti mudah alih anda. Sebagai contoh, jika anda menggunakan Huawei P30 Pro, Oppo Rx17 Pro, LG G8 Thinq, dan lain -lain, telefon anda mempunyai kamera TOF!

Kamera TOF

2. Bagaimanakah sensor masa kerja berfungsi?

Sekarang, kami ingin memberikan pengenalan ringkas tentang apa yang sensor masa-penerbangan dan bagaimana ia berfungsi.

TOFSensor menggunakan laser kecil untuk memancarkan cahaya inframerah, di mana cahaya yang dihasilkan melantun dari sebarang objek dan kembali kepada sensor. Berdasarkan perbezaan masa antara pelepasan cahaya dan pulangan kepada sensor selepas ditunjukkan oleh objek, sensor dapat mengukur jarak antara objek dan sensor.

Hari ini, kami akan meneroka 2 cara bagaimana TOF menggunakan masa perjalanan untuk menentukan jarak dan kedalaman: menggunakan denyutan masa, dan menggunakan peralihan fasa amplitud amplitud yang dimodulasi.

Gunakan denyutan masa

Sebagai contoh, ia berfungsi dengan menerangi sasaran dengan laser, kemudian mengukur cahaya yang dicerminkan dengan pengimbas, dan kemudian menggunakan kelajuan cahaya untuk mengekstrapolasi jarak objek dengan tepat mengira jarak perjalanan. Di samping itu, perbezaan masa pulangan laser dan panjang gelombang kemudiannya digunakan untuk membuat perwakilan 3D digital yang tepat dan ciri -ciri permukaan sasaran, dan memetakan ciri -ciri individu.

Seperti yang anda lihat di atas, cahaya laser dipecat dan kemudian melantun objek kembali ke sensor. Dengan masa pengembalian laser, kamera TOF dapat mengukur jarak yang tepat dalam masa yang singkat memandangkan kelajuan perjalanan cahaya. (TOF menukarkan ke jarak) Ini adalah formula yang digunakan oleh penganalisis untuk tiba di jarak tepat objek:

(kelajuan cahaya x masa penerbangan) / 2

TOF menukarkan ke jarak

Seperti yang anda dapat lihat, pemasa akan bermula semasa cahaya dimatikan, dan apabila penerima menerima cahaya kembali, pemasa akan mengembalikan masa. Apabila menolak dua kali, "masa penerbangan" cahaya diperoleh, dan kelajuan cahaya adalah malar, jarak jauh dapat dikira dengan mudah menggunakan formula di atas. Dengan cara ini, semua titik di permukaan objek dapat ditentukan.

Gunakan peralihan fasa gelombang AM

Seterusnya, TheTOFjuga boleh menggunakan gelombang berterusan untuk mengesan peralihan fasa cahaya yang dicerminkan untuk menentukan kedalaman dan jarak.

Peralihan fasa menggunakan gelombang AM

Dengan memodulasi amplitud, ia mewujudkan sumber cahaya sinusoidal dengan kekerapan yang diketahui, yang membolehkan pengesan menentukan peralihan fasa cahaya yang dicerminkan menggunakan formula berikut:

Di mana C ialah kelajuan cahaya (c = 3 × 10^8 m/s), λ adalah panjang gelombang (λ = 15 m), dan f adalah kekerapan, setiap titik pada sensor dapat dengan mudah dikira dengan mudah.

Semua perkara ini berlaku dengan cepat kerana kami bekerja pada kelajuan cahaya. Bolehkah anda bayangkan ketepatan dan kelajuan yang sensor dapat mengukur? Biarkan saya memberi contoh, perjalanan cahaya pada kelajuan 300,000 kilometer sesaat, jika objek adalah 5m dari anda, perbezaan masa antara cahaya yang meninggalkan kamera dan kembali adalah kira -kira 33 nanodetik, yang hanya bersamaan dengan 0.000000033 saat! Wow! Belum lagi, data yang ditangkap akan memberi anda perwakilan digital 3D yang tepat untuk setiap piksel dalam imej.

Terlepas dari prinsip yang digunakan, menyediakan sumber cahaya yang menerangi keseluruhan adegan membolehkan sensor menentukan kedalaman semua titik. Hasil sedemikian memberi anda peta jarak di mana setiap piksel mengkodekan jarak ke titik yang sama di tempat kejadian. Berikut adalah contoh graf pelbagai TOF:

Contoh graf pelbagai TOF

Sekarang kita tahu bahawa TOF berfungsi, mengapa ia baik? Mengapa menggunakannya? Apa yang mereka baik? Jangan risau, terdapat banyak kelebihan untuk menggunakan sensor TOF, tetapi sudah tentu terdapat beberapa batasan.

3. Manfaat menggunakan sensor masa-penerbangan

Pengukuran yang tepat dan pantas

Berbanding dengan sensor jarak jauh seperti ultrasound atau laser, sensor masa penerbangan dapat menyusun imej 3D adegan dengan cepat. Sebagai contoh, kamera TOF boleh melakukan ini sekali sahaja. Bukan itu sahaja, sensor TOF dapat mengesan objek dengan tepat dalam masa yang singkat dan tidak terjejas oleh kelembapan, tekanan udara dan suhu, menjadikannya sesuai untuk penggunaan dalaman dan luaran.

jarak jauh

Oleh kerana sensor TOF menggunakan laser, mereka juga mampu mengukur jarak jauh dan julat dengan ketepatan yang tinggi. Sensor TOF fleksibel kerana mereka dapat mengesan objek dekat dan jauh dari semua bentuk dan saiz.

Ia juga fleksibel dalam erti kata bahawa anda dapat menyesuaikan optik sistem untuk prestasi optimum, di mana anda boleh memilih jenis pemancar dan penerima dan kanta untuk mendapatkan bidang pandangan yang diingini.

Keselamatan

Bimbang bahawa laser dariTOFSensor akan menyakitkan mata anda? Jangan risau! Banyak sensor TOF kini menggunakan laser inframerah rendah sebagai sumber cahaya dan memandu dengan denyutan yang dimodulasi. Sensor memenuhi piawaian keselamatan laser Kelas 1 untuk memastikan ia selamat untuk mata manusia.

kos efektif

Berbanding dengan teknologi pengimbasan jarak kedalaman 3D yang lain seperti sistem kamera cahaya berstruktur atau rangefinder laser, sensor TOF jauh lebih murah berbanding dengan mereka.

Walaupun semua batasan ini, TOF masih sangat dipercayai dan kaedah yang sangat cepat menangkap maklumat 3D.

4. Batasan TOF

Walaupun TOF mempunyai banyak faedah, ia juga mempunyai batasan. Beberapa batasan TOF termasuk:

• Cahaya bertaburan

Sekiranya permukaan yang sangat cerah sangat dekat dengan sensor TOF anda, mereka mungkin menyebarkan terlalu banyak cahaya ke dalam penerima anda dan membuat artifak dan pantulan yang tidak diingini, kerana sensor TOF anda hanya perlu mencerminkan cahaya apabila pengukuran sudah siap.

• Pelbagai refleksi

Apabila menggunakan sensor TOF pada sudut dan bentuk cekung, mereka boleh menyebabkan refleksi yang tidak diingini, kerana cahaya boleh melantun beberapa kali, memutarbelitkan pengukuran.

• Cahaya ambien

Menggunakan kamera TOF di luar rumah di bawah sinar matahari yang cerah boleh membuat penggunaan luar sukar. Ini disebabkan oleh intensiti cahaya matahari yang tinggi menyebabkan piksel sensor dengan cepat menembusi, menjadikannya mustahil untuk mengesan cahaya sebenar yang dicerminkan dari objek.

• Kesimpulannya

Sensor TOF danLensa TOFboleh digunakan dalam pelbagai aplikasi. Dari pemetaan 3D, automasi perindustrian, pengesanan halangan, kereta memandu sendiri, pertanian, robotik, navigasi dalaman, pengiktirafan isyarat, pengimbasan objek, pengukuran, pengawasan kepada realiti tambahan! Aplikasi teknologi TOF tidak berkesudahan.

Anda boleh menghubungi kami untuk sebarang keperluan kanta TOF.

Chuang An Optoelectronics memberi tumpuan kepada kanta optik definisi tinggi untuk mencipta jenama visual yang sempurna

Chuang An Optoelectronics kini telah menghasilkan pelbagai jenisKanta TOFseperti:

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