1. Ce este un senzor de timp de zbor (TOF)?

Ce este o cameră în timp de zbor? Este camera care surprinde zborul avionului? Are ceva de -a face cu avioane sau avioane? Ei bine, este de fapt un drum lung!

TOF este o măsură a timpului necesar pentru ca un obiect, o particulă sau un val să parcurgă o distanță. Știați că funcționează un sistem sonar al unui liliac? Sistemul de timp de zbor este similar!

Există multe tipuri de senzori în timp de zbor, dar majoritatea sunt camere de zbor și scanere laser, care folosesc o tehnologie numită LIDAR (detectarea luminii și variarea) pentru a măsura profunzimea diverselor puncte dintr-o imagine, strălucind-o cu lumină infraroșie.

Datele generate și capturate folosind senzori TOF sunt foarte utile, deoarece pot oferi detectarea pietonilor, autentificarea utilizatorului bazată pe caracteristici faciale, maparea mediului folosind algoritmi SLAM (localizare simultană și mapare) și multe altele.

Acest sistem este de fapt utilizat pe scară largă la roboți, mașini cu autovehicule și chiar acum dispozitivul dvs. mobil. De exemplu, dacă utilizați Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ, etc., telefonul dvs. are o cameră TOF!

O cameră TOF

2. Cum funcționează senzorul de timp al zborului?

Acum, am dori să oferim o scurtă introducere a ceea ce este un senzor în timp de zbor și cum funcționează.

TofSenzorii folosesc lasere minuscule pentru a emite lumină infraroșie, unde lumina rezultată respinge orice obiect și revine la senzor. Pe baza diferenței de timp dintre emisia de lumină și revenirea la senzor după ce a fost reflectat de obiect, senzorul poate măsura distanța dintre obiect și senzor.

Astăzi, vom explora 2 moduri în care TOF folosește timpul de călătorie pentru a determina distanța și adâncimea: utilizarea impulsurilor de sincronizare și utilizarea schimbării de faze a undelor modulate de amplitudine.

Folosiți impulsuri cronometrate

De exemplu, funcționează prin iluminarea unei ținte cu un laser, apoi măsurând lumina reflectată cu un scaner și apoi folosind viteza luminii pentru a extrapola distanța obiectului pentru a calcula cu precizie distanța parcursă. În plus, diferența de timp de întoarcere laser și lungimea de undă este apoi utilizată pentru a face o reprezentare digitală 3D și caracteristici de suprafață exacte ale țintei și să -și reprezinte vizual caracteristicile individuale.

După cum puteți vedea mai sus, lumina laser este trasă și apoi săriți din nou obiectul în senzor. Odată cu timpul de întoarcere laser, camerele TOF sunt capabile să măsoare distanțe exacte într -o perioadă scurtă de timp, având în vedere viteza deplasării luminii. (TOF convertește la distanță) Aceasta este formula pe care un analist o folosește pentru a ajunge la distanța exactă a unui obiect:

(viteza luminii x timpul zborului) / 2

TOF se transformă la distanță

După cum puteți vedea, cronometrul va începe în timp ce lumina este stinsă, iar atunci când receptorul primește lumina de întoarcere, cronometrul va returna timpul. Atunci când scade de două ori, se obține „timpul de zbor” al luminii, iar viteza luminii este constantă, astfel încât distanța poate fi ușor calculată folosind formula de mai sus. În acest fel, toate punctele de pe suprafața obiectului pot fi determinate.

Folosiți schimbarea de fază a undei AM

Apoi,TofPoate utiliza, de asemenea, unde continue pentru a detecta deplasarea fazei a luminii reflectate pentru a determina adâncimea și distanța.

Schimbare de fază folosind undă AM

Prin modularea amplitudinii, creează o sursă de lumină sinusoidală cu o frecvență cunoscută, permițând detectorului să determine deplasarea fazei luminii reflectate folosind următoarea formulă:

În cazul în care C este viteza luminii (C = 3 × 10^8 m/s), λ este o lungime de undă (λ = 15 m), iar F este frecvența, fiecare punct de pe senzor poate fi ușor calculat în adâncime.

Toate aceste lucruri se întâmplă foarte repede pe măsură ce lucrăm la viteza luminii. Vă puteți imagina precizia și viteza cu ce senzori sunt capabili să măsoare? Permiteți -mi să dau un exemplu, lumina călătorește cu o viteză de 300.000 de kilometri pe secundă, dacă un obiect este la 5 m distanță de tine, diferența de timp dintre lumina care părăsește camera și întoarcerea este de aproximativ 33 de nanosecunde, ceea ce este echivalent doar la 0,000000033 secunde! Wow! Nu mai vorbim, datele capturate vă vor oferi o reprezentare digitală 3D exactă pentru fiecare pixel din imagine.

Indiferent de principiul utilizat, furnizarea unei surse de lumină care luminează întreaga scenă permite senzorului să determine profunzimea tuturor punctelor. Un astfel de rezultat vă oferă o hartă la distanță în care fiecare pixel codifică distanța până la punctul corespunzător din scenă. Următorul este un exemplu de grafic de gamă TOF:

Un exemplu de grafic de gamă TOF

Acum că știm că TOF funcționează, de ce este bine? De ce să -l folosești? Pentru ce sunt bune? Nu vă faceți griji, există multe avantaje pentru utilizarea unui senzor TOF, dar, desigur, există unele limitări.

3. Beneficiile utilizării senzorilor de timp a zborului

Măsurare exactă și rapidă

În comparație cu alți senzori de distanță, cum ar fi ultrasunetele sau laserele, senzorii în timp de zbor sunt capabili să compună foarte repede o imagine 3D a unei scene. De exemplu, o cameră TOF poate face acest lucru o singură dată. Nu numai că, senzorul TOF este capabil să detecteze obiecte cu exactitate într -un timp scurt și nu este afectat de umiditate, presiunea aerului și temperatura, ceea ce îl face adecvat atât pentru uz interior, cât și pentru exterior.

distanță lungă

Deoarece senzorii TOF folosesc lasere, aceștia sunt capabili să măsoare distanțe lungi și intervale cu o precizie ridicată. Senzorii TOF sunt flexibili, deoarece sunt capabili să detecteze obiecte aproape și departe de toate formele și dimensiunile.

De asemenea, este flexibil în sensul că puteți personaliza optica sistemului pentru o performanță optimă, unde puteți alege tipurile și lentilele de receptor și lentile pentru a obține câmpul vizual dorit.

Siguranţă

Îngrijorat de faptul că laserul de laTofSenzorul îți va răni ochii? nu vă faceți griji! Mulți senzori TOF folosesc acum un laser cu infraroșu cu putere mică ca sursă de lumină și îl conduc cu impulsuri modulate. Senzorul îndeplinește standardele de siguranță laser de clasa 1 pentru a se asigura că este sigur pentru ochiul uman.

rentabil

În comparație cu alte tehnologii de scanare a intervalului de adâncime 3D, cum ar fi sistemele de camere ușoare structurate sau intervalul de laser, senzorii TOF sunt mult mai ieftini în comparație cu ele.

În ciuda tuturor acestor limitări, TOF este încă foarte fiabil și o metodă foarte rapidă de captare a informațiilor 3D.

4.. Limitări ale TOF

Deși TOF are multe beneficii, are și limitări. Unele dintre limitările TOF includ:

• Lumină împrăștiată

Dacă suprafețele foarte luminoase sunt foarte apropiate de senzorul TOF, acestea pot împrăștia prea multă lumină în receptorul dvs. și să creeze artefacte și reflecții nedorite, deoarece senzorul dvs. TOF trebuie să reflecte lumina doar odată ce măsurarea este gata.

• Reflecții multiple

Când utilizați senzori TOF pe colțuri și forme concave, aceștia pot provoca reflecții nedorite, deoarece lumina poate sări de mai multe ori, distorsionând măsurarea.

• Lumină ambientală

Utilizarea camerei TOF în aer liber în lumina soarelui luminos poate face dificilă utilizarea în aer liber. Acest lucru se datorează intensității ridicate a luminii solare, determinând saturarea rapidă a pixelilor senzorului, ceea ce face imposibilă detectarea luminii reale reflectate din obiect.

• Concluzia

Senzori TOF șiObiectiv TOFpoate fi utilizat într -o varietate de aplicații. De la cartografierea 3D, automatizarea industrială, detectarea obstacolelor, mașini cu autovehicule, agricultură, robotică, navigație interioară, recunoaștere a gesturilor, scanare a obiectelor, măsurători, supraveghere la realitatea augmentată! Aplicațiile tehnologiei TOF sunt interminabile.

Ne puteți contacta pentru orice nevoi de lentile TOF.

Chuang O optoelectronică se concentrează pe lentile optice de înaltă definiție pentru a crea un brand vizual perfect

Chuang An Optoelectronica a produs acum o varietate deLentile TOFca:

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