1. Wat is een time-of-flight (TOF) sensor?

Wat is een time-of-flight camera? Is het de camera die de vlucht van het vliegtuig vastlegt? Heeft het iets te maken met vliegtuigen of vliegtuigen? Nou, het is eigenlijk nog ver weg!

TOF is een maat voor de tijd die nodig is om een ​​object, deeltje of golf om een ​​afstand af te leggen. Wist je dat het sonarsysteem van een vleermuis werkt? Het tijdstip van de vlucht is vergelijkbaar!

Er zijn veel soorten time-of-flight sensoren, maar de meeste zijn time-of-flight camera's en laserscanners, die een technologie gebruiken genaamd LiDAR (lichtdetectie en variërend) om de diepte van verschillende punten in een afbeelding te meten door het te schijnen met infraroodlicht.

Gegevens die worden gegenereerd en vastgelegd met behulp van TOF -sensoren zijn zeer nuttig, omdat het voetgangersdetectie, gebruikersauthenticatie kan bieden op basis van gezichtsfuncties, omgevingsmapping met SLAM (gelijktijdige lokalisatie en mapping) algoritmen, en meer.

Dit systeem wordt eigenlijk veel gebruikt in robots, zelfrijdende auto's en zelfs nu uw mobiele apparaat. Als u bijvoorbeeld Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ, enz. Gebruikt, heeft uw telefoon een TOF -camera!

Een TOF -camera

2. Hoe werkt de sensor van de vlucht?

Nu willen we een korte introductie geven van wat een time-of-flight sensor is en hoe het werkt.

TofSensoren gebruiken kleine lasers om infraroodlicht uit te zenden, waarbij het resulterende licht elk object stuitert en terugkeert naar de sensor. Op basis van het tijdsverschil tussen de emissie van licht en de terugkeer naar de sensor nadat de sensor is gereflecteerd, kan de sensor de afstand tussen het object en de sensor meten.

Vandaag zullen we 2 manieren onderzoeken hoe TOF reistijd gebruikt om afstand en diepte te bepalen: timingpulsen gebruiken en faseverschuiving van amplitude -gemoduleerde golven gebruiken.

Gebruik getimede pulsen

Het werkt bijvoorbeeld door een doelwit te verlichten met een laser, vervolgens het gereflecteerde licht te meten met een scanner en vervolgens de snelheid van het licht te gebruiken om de afstand van het object te extrapoleren om de afgelegde afstand nauwkeurig te berekenen. Bovendien wordt het verschil in laser -retourtijd en golflengte vervolgens gebruikt om een ​​nauwkeurige digitale 3D -weergave en oppervlaktefuncties van het doel te maken en zijn individuele kenmerken visueel in kaart te brengen.

Zoals u hierboven kunt zien, wordt laserlicht afgevuurd en stuiter vervolgens het object terug naar de sensor. Met de laser -retourtijd kunnen TOF -camera's in een korte periode nauwkeurige afstanden meten, gezien de snelheid van lichtreizen. (TOF converteert tot afstand) Dit is de formule die een analist gebruikt om op de exacte afstand van een object te komen:

(snelheid van licht x vluchttijd) / 2

TOF converteert om afstand te doen

Zoals u kunt zien, begint de timer terwijl het licht is uitgeschakeld en wanneer de ontvanger het retourlicht ontvangt, retourneert de timer de tijd. Bij het aftrekken van twee keer wordt de "vlucht" van licht "verkregen en de lichtsnelheid is constant, zodat de afstand gemakkelijk kan worden berekend met behulp van de bovenstaande formule. Op deze manier kunnen alle punten op het oppervlak van het object worden bepaald.

Gebruik de faseverschuiving van de AM -golf

Vervolgens deTofKan ook continue golven gebruiken om de faseverschuiving van het gereflecteerde licht te detecteren om diepte en afstand te bepalen.

Faseverschuiving met behulp van AM -golf

Door de amplitude te moduleren, creëert het een sinusvormige lichtbron met een bekende frequentie, waardoor de detector de faseverschuiving van het gereflecteerde licht kan bepalen met behulp van de volgende formule:

Waar C de snelheid van het licht (C = 3 × 10^8 m/s) is, is λ een golflengte (λ = 15 m) en F is de frequentie, elk punt op de sensor kan eenvoudig in diepte worden berekend.

Al deze dingen gebeuren heel snel als we werken met de snelheid van het licht. Kun je je de precisie en snelheid voorstellen waarmee sensoren kunnen meten? Laat me een voorbeeld geven, licht reist met een snelheid van 300.000 kilometer per seconde, als een object 5m verwijderd is van u, is het tijdsverschil tussen het licht dat de camera verlaat en terugkeert ongeveer 33 nanoseconden, wat slechts gelijkwaardig is aan 0,000000033 seconden! Wauw! Om nog maar te zwijgen, de vastgelegde gegevens geven u een nauwkeurige 3D -digitale weergave voor elke pixel in de afbeelding.

Ongeacht het gebruikte principe, biedt een lichtbron die de hele scène verlicht, stelt de sensor in staat om de diepte van alle punten te bepalen. Een dergelijk resultaat geeft u een afstandskaart waarbij elke pixel codeert voor de afstand tot het overeenkomstige punt in de scène. Het volgende is een voorbeeld van een TOF -bereikgrafiek:

Een voorbeeld van een TOF -bereikgrafiek

Nu we weten dat TOF werkt, waarom is het goed? Waarom het gebruiken? Waar zijn ze goed voor? Maak je geen zorgen, er zijn veel voordelen aan het gebruik van een TOF -sensor, maar er zijn natuurlijk enkele beperkingen.

3. De voordelen van het gebruik van sensoren van de tijd van vluchten

Nauwkeurige en snelle meting

In vergelijking met andere afstandssensoren zoals echografie of lasers, kunnen sensoren van de vlucht een 3D-beeld van een scène zeer snel samenstellen. Een TOF -camera kan dit bijvoorbeeld slechts één keer doen. Niet alleen dat, de TOF -sensor is in staat om objecten in korte tijd nauwkeurig te detecteren en wordt niet beïnvloed door vocht, luchtdruk en temperatuur, waardoor deze geschikt is voor zowel binnen- als buitengebruik.

lange afstand

Omdat TOF -sensoren lasers gebruiken, zijn ze ook in staat om lange afstanden en bereiken met hoge nauwkeurigheid te meten. TOF -sensoren zijn flexibel omdat ze in staat zijn om dichtbij en verre objecten in alle soorten en maten te detecteren.

Het is ook flexibel in de zin dat u de optica van het systeem kunt aanpassen voor optimale prestaties, waar u de zender- en ontvangertypen en lenzen kunt kiezen om het gewenste gezichtsveld te krijgen.

Veiligheid

Bezorgd dat de laser van deTofSensor zal je ogen pijn doen? maak je geen zorgen! Veel TOF-sensoren gebruiken nu een low-power infraroodlaser als lichtbron en rijden deze aan met gemoduleerde pulsen. De sensor voldoet aan klasse 1 laserveiligheidsnormen om ervoor te zorgen dat het veilig is voor het menselijk oog.

kosteneffectief

In vergelijking met andere scanttechnologieën voor 3D -dieptebereiken zoals gestructureerde lichtcamerasystemen of laserafels, zijn TOF -sensoren veel goedkoper in vergelijking met hen.

Ondanks al deze beperkingen is TOF nog steeds zeer betrouwbaar en een zeer snelle methode om 3D -informatie vast te leggen.

4. Beperkingen van TOF

Hoewel TOF veel voordelen heeft, heeft het ook beperkingen. Sommige van de beperkingen van TOF zijn:

• Verspreid licht

Als zeer heldere oppervlakken heel dicht bij uw TOF -sensor liggen, kunnen ze te veel licht in uw ontvanger verspreiden en artefacten en ongewenste reflecties creëren, omdat uw TOF -sensor alleen het licht moet weerspiegelen zodra de meting klaar is.

• Meerdere reflecties

Bij het gebruik van TOF -sensoren op hoeken en concave vormen, kunnen ze ongewenste reflecties veroorzaken, omdat het licht meerdere keren kan stuiteren en de meting vervormt.

• Omgevingslicht

Het gebruik van de TOF -camera buitenshuis in fel zonlicht kan het gebruik buiten moeilijk maken. Dit komt door de hoge intensiteit van zonlicht waardoor de sensorpixels snel verzadigen, waardoor het onmogelijk is om het werkelijke licht van het object te detecteren.

• De conclusie

TOF -sensoren enTOF -lenskan worden gebruikt in verschillende toepassingen. Van 3D-mapping, industriële automatisering, obstakeldetectie, zelfrijdende auto's, landbouw, robotica, indoornavigatie, gebaarherkenning, objectscanning, metingen, toezicht op augmented reality! De toepassingen van TOF -technologie zijn eindeloos.

U kunt contact met ons opnemen voor alle behoeften van TOF -lenzen.

Chuang Een opto-elektronica richt zich op high-definition optische lenzen om een ​​perfect visueel merk te creëren

Chuang Een opto -elektronica heeft nu een verscheidenheid aan geproduceerdTOF lenzenzoals:

CH3651A F3.6mm F1.2 1/2 ″ IR850 NM

CH3651B F3.6mm F1.2 1/2 ″ IR940 NM

CH3652A F3.3mm F1.1 1/3 ″ IR850 NM

CH3652B F3.3mm F1.1 1/3 ″ IR940 NM

CH3653A F3.9mm F1.1 1/3 ″ IR850 NM

CH3653B F3.9mm F1.1 1/3 ″ IR940 NM

CH3654A F5.0mm F1.1 1/3 ″ IR850 NM

CH3654B F5.0mm F1.1 1/3 ″ IR940 NM