1. Hva er en TOF-sensor (TOF)?

Hva er et kamera-tid? Er det kameraet som fanger flyets fly? Har det noe å gjøre med fly eller fly? Vel, det er faktisk langt unna!

TOF er et mål på tiden det tar for et objekt, partikkel eller bølge å reise en avstand. Visste du at et flaggermus ekkoloddsystem fungerer? Time-of-flight-systemet er likt!

Det er mange slags sensorer for tid på flyging, men de fleste er tidsmessige kameraer og laserskannere, som bruker en teknologi som kalles lidar (lysdeteksjon og varierende) for å måle dybden på forskjellige punkter i et bilde ved å skinne det med infrarødt lys.

Data generert og fanget ved bruk av TOF -sensorer er veldig nyttig, da det kan gi fotgjengerdeteksjon, brukerautentisering basert på ansiktsfunksjoner, miljøkartlegging ved bruk av SLAM (samtidig lokalisering og kartlegging) algoritmer og mer.

Dette systemet er faktisk mye brukt i roboter, selvkjørende biler og til og med nå din mobile enhet. Hvis du for eksempel bruker Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 Thinq, etc., har telefonen din et TOF -kamera!

Et TOF -kamera

2. Hvordan fungerer Time-of-Flight-sensoren?

Nå vil vi gjerne gi en kort introduksjon av hva en tid på flygingssensoren er og hvordan den fungerer.

TofSensorer bruker bittesmå lasere for å avgi infrarødt lys, der det resulterende lyset spretter av ethvert objekt og går tilbake til sensoren. Basert på tidsforskjellen mellom utslipp av lys og retur til sensoren etter å ha blitt reflektert av objektet, kan sensoren måle avstanden mellom objektet og sensoren.

I dag skal vi utforske to måter hvordan TOF bruker reisetid for å bestemme avstand og dybde: ved å bruke timingpulser, og bruke faseforskyvning av amplitude -modulerte bølger.

Bruk tidsbestemte pulser

For eksempel fungerer det ved å belyse et mål med en laser, deretter måle det reflekterte lyset med en skanner, og deretter bruke lysets hastighet for å ekstrapolere avstanden til objektet for å beregne avstanden som er tilbakelagt. I tillegg brukes forskjellen i laserretur og bølgelengde deretter for å lage en nøyaktig digital 3D -representasjon og overflatefunksjoner i målet, og visuelt kartlegge de individuelle funksjonene.

Som du ser ovenfor, blir laserlys avfyrt ut og spretter deretter av objektet tilbake til sensoren. Med laserreturen er TOF -kameraer i stand til å måle nøyaktige avstander på kort tid gitt hastigheten på lysreiser. (TOF konverteres til avstand) Dette er formelen en analytiker bruker for å komme til den nøyaktige avstanden til et objekt:

(Lyshastighet x x flytid) / 2

TOF konverteres til avstand

Som du kan se, vil tidtakeren starte mens lyset er av, og når mottakeren mottar returlyset, vil tidtakeren returnere tiden. Når du trekker ut to ganger, oppnås "lysetiden" av lyset, og lysets hastighet er konstant, slik at avstanden lett kan beregnes ved å bruke formelen ovenfor. På denne måten kan alle punkter på overflaten av objektet bestemmes.

Bruk faseskiftet til AM -bølgen

Neste, TheTofKan også bruke kontinuerlige bølger for å oppdage faseforskyvningen av det reflekterte lyset for å bestemme dybde og avstand.

Faseforskyvning ved hjelp av AM Wave

Ved å modulere amplituden skaper det en sinusformet lyskilde med en kjent frekvens, slik at detektoren kan bestemme faseforskyvningen av det reflekterte lyset ved å bruke følgende formel:

Der C er lysets hastighet (C = 3 × 10^8 m/s), er λ en bølgelengde (λ = 15 m), og F er frekvensen, hvert punkt på sensoren kan enkelt beregnes i dybden.

Alle disse tingene skjer veldig raskt når vi jobber med lysets hastighet. Kan du forestille deg presisjonen og hastigheten som sensorer er i stand til å måle? La meg gi et eksempel, lys beveger seg med en hastighet på 300 000 kilometer per sekund, hvis et objekt er 5 meter fra deg, er tidsforskjellen mellom lyset som forlater kameraet og returnerende omtrent 33 nanosekunder, noe som bare tilsvarer 0,00000000033 sekunder! Wow! For ikke å nevne, de fangede dataene vil gi deg en nøyaktig 3D -digital representasjon for hver piksel på bildet.

Uansett prinsipp som brukes, gir en lyskilde som lyser opp hele scenen, sensoren kan bestemme dybden på alle punkter. Et slikt resultat gir deg et distansekart der hver piksel koder for avstanden til det tilsvarende punktet i scenen. Følgende er et eksempel på en TOF -range -graf:

Et eksempel på en TOF -serie -graf

Nå som vi vet at TOF fungerer, hvorfor er det bra? Hvorfor bruke den? Hva er de bra for? Ikke bekymre deg, det er mange fordeler med å bruke en TOF -sensor, men det er selvfølgelig noen begrensninger.

3. Fordelene ved å bruke sensorer

Nøyaktig og rask måling

Sammenlignet med andre avstandssensorer som ultralyd eller lasere, er sensorer av flyvningen i stand til å komponere et 3D-bilde av en scene veldig raskt. For eksempel kan et TOF -kamera gjøre dette bare en gang. Ikke bare det, TOF -sensoren er i stand til å oppdage objekter nøyaktig på kort tid og påvirkes ikke av fuktighet, lufttrykk og temperatur, noe som gjør det egnet for både innendørs og utendørs bruk.

lang avstand

Siden TOF -sensorer bruker lasere, er de også i stand til å måle lange avstander og områder med høy nøyaktighet. TOF -sensorer er fleksible fordi de er i stand til å oppdage nær og fjern gjenstander i alle former og størrelser.

Det er også fleksibelt i den forstand at du er i stand til å tilpasse optikken i systemet for optimal ytelse, hvor du kan velge sender- og mottakertyper og linser for å få ønsket synsfelt.

Sikkerhet

Bekymret for at laseren fraTofSensor vil skade øynene dine? Ikke bekymre deg! Mange TOF-sensorer bruker nå en infrarød laser med lav effekt som lyskilde og driver den med modulerte pulser. Sensoren oppfyller klasse 1 lasersikkerhetsstandarder for å sikre at det er trygt for det menneskelige øyet.

kostnadseffektiv

Sammenlignet med andre skanningsteknologier for 3D dybdeområde som strukturerte lyskamerasystemer eller laserområdefinder, er TOF -sensorer mye billigere sammenlignet med dem.

Til tross for alle disse begrensningene, er TOF fremdeles veldig pålitelig og en veldig rask metode for å fange 3D -informasjon.

4. Begrensninger i TOF

Selv om TOF har mange fordeler, har den også begrensninger. Noen av begrensningene i TOF inkluderer:

• Spredt lys

Hvis veldig lyse overflater er veldig nær TOF -sensoren din, kan de spre for mye lys i mottakeren og lage gjenstander og uønskede refleksjoner, siden TOF -sensoren din bare trenger å reflektere lyset når måling er klar.

• Flere refleksjoner

Når du bruker TOF -sensorer på hjørner og konkave former, kan de forårsake uønskede refleksjoner, da lyset kan sprette av flere ganger, og forvrenge målingen.

• Omgivelseslys

Å bruke TOF -kameraet utendørs i sterkt sollys kan gjøre utendørs bruk vanskelig. Dette skyldes den høye intensiteten av sollys som får sensorpikslene til å raskt mette, noe som gjør det umulig å oppdage det faktiske lyset som reflekteres fra objektet.

• Konklusjonen

TOF -sensorer ogTOF -objektivkan brukes i en rekke applikasjoner. Fra 3D-kartlegging, industriell automatisering, hindringsdeteksjon, selvkjørende biler, landbruk, robotikk, innendørs navigasjon, gestgjenkjenning, objektskanning, målinger, overvåking til utvidet virkelighet! Bruksområdene til TOF -teknologi er uendelige.

Du kan kontakte oss for alle behov for TOF -linser.

Chuang An Optoelectronics fokuserer på optiske linser for høye definisjoner for å skape et perfekt visuelt merke

Chuang en optoelektronikk har nå produsert en rekkeTOF -linserslik som:

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