1. Čo je senzor času letu (TOF)?

Čo je fotoaparát času letu? Je to fotoaparát, ktorý zachytáva let lietadla? Má to niečo spoločné s lietadlami alebo lietadlami? No, je to vlastne dlhá cesta!

TOF je miera času, ktorý potrebuje, aby sa objekt, častice alebo vlna prešli vzdialenosťou. Vedeli ste, že sonarový systém netopiera funguje? Systém času letu je podobný!

Existuje mnoho druhov snímačov času letu, ale väčšina z nich sú časové kamery a laserové skenery, ktoré používajú technológiu nazývanú lidar (detekcia a rozsah svetla) na meranie hĺbky rôznych bodov na obrázku. s infračerveným svetlom.

Generované a zachytené údaje pomocou senzorov TOF sú veľmi užitočné, pretože môžu poskytnúť detekciu chodcov, autentifikáciu používateľov na základe funkcií tváre, mapovanie prostredia pomocou algoritmov SLAM (súčasná lokalizácia a mapovanie) a ďalšie.

Tento systém sa v skutočnosti široko používa v robotoch, autách s vlastným riadením a dokonca aj v mobilnom zariadení. Napríklad, ak používate Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 Thinq atď., Váš telefón má fotoaparát TOF!

TOF fotoaparát

2. Ako funguje senzor času letu?

Teraz by sme chceli stručne predstaviť, čo je senzor času letu a ako to funguje.

TofSenzory používajú malé lasery na vyžarovanie infračerveného svetla, kde výsledné svetlo odráža akýkoľvek objekt a vracia sa do senzora. Na základe časového rozdielu medzi emisiou svetla a návratom do senzora po odrážaní objektu môže senzor merať vzdialenosť medzi objektom a senzorom.

Dnes preskúmame 2 spôsoby, ako TOF využíva čas cestovania na určenie vzdialenosti a hĺbky: pomocou časovacích impulzov a pomocou fázového posunu amplitúdových vĺn.

Používajte časované impulzy

Funguje napríklad tým, že osvetľuje cieľ laserom, potom zmeraním odrazeného svetla pomocou skenera a potom pomocou rýchlosti svetla na extrapolovanie vzdialenosti objektu, aby ste presne vypočítali prejdenú vzdialenosť. Okrem toho sa potom používa rozdiel v čase návratnosti laserom a vlnovej dĺžky na vytvorenie presnej digitálnej 3D reprezentácie a povrchových prvkov cieľa a vizuálne zmapovanie jeho jednotlivých vlastností.

Ako vidíte vyššie, laserové svetlo je vystrelené a potom sa odrazí od objektu späť k senzora. S laserovým časom návratu sú kamery TOF schopné zmerať presné vzdialenosti v krátkom časovom období vzhľadom na rýchlosť cestovania svetla. (TOF prevedie na vzdialenosť) Toto je vzorec, ktorý analytik používa na dosiahnutie presnej vzdialenosti objektu:

(Rýchlosť svetla x čas letu) / 2

TOF premieňa na vzdialenosť

Ako vidíte, časovač sa začne, keď je svetlo vypnuté, a keď prijímač dostane návratové svetlo, časovač vráti čas. Pri odčítaní dvakrát sa získa „čas letu“ svetla a rýchlosť svetla je konštantná, takže vzdialenosť sa dá ľahko vypočítať pomocou vyššie uvedeného vzorca. Týmto spôsobom je možné určiť všetky body na povrchu objektu.

Použite fázový posun vlny AM

ĎalejTofMôže tiež použiť súvislé vlny na detekciu fázového posunu odrazeného svetla na stanovenie hĺbky a vzdialenosti.

Fázový posun pomocou AM Wave

Moduláciou amplitúdy vytvára sínusový zdroj svetla so známou frekvenciou, čo umožňuje detektoru určiť fázový posun odrazeného svetla pomocou nasledujúceho vzorca:

kde C je rýchlosť svetla (C = 3 × 10^8 m/s), λ je vlnová dĺžka (λ = 15 m) a f je frekvencia, každý bod na senzore sa dá ľahko vypočítať do hĺbky.

Všetky tieto veci sa dejú veľmi rýchlo, keď pracujeme rýchlosťou svetla. Viete si predstaviť presnosť a rýchlosť, s ktorými sú senzory schopné merať? Dovoľte mi uviesť príklad, svetlo cestuje rýchlosťou 300 000 kilometrov za sekundu, ak je objekt od vás 5 metrov vzdialený, časový rozdiel medzi svetlom opúšťajúcim fotoaparát a návratom je asi 33 nanosekúnd, čo je iba rovnocenné s 0,000000033 sekundy! WOW! Nehovoriac o tom, zachytené údaje vám poskytnú presnú 3D digitálnu reprezentáciu pre každý pixel v obrázku.

Bez ohľadu na použitie použitého princípu poskytuje zdroj svetla, ktorý osvetľuje celú scénu, umožňuje senzora určiť hĺbku všetkých bodov. Takýto výsledok vám poskytne mapu vzdialenosti, kde každý pixel kóduje vzdialenosť k zodpovedajúcemu bodu v scéne. Nasleduje príklad grafu rozsahu TOF:

Príklad grafu rozsahu TOF

Teraz, keď vieme, že tof funguje, prečo je to dobré? Prečo to používať? Na čo sú dobré? Nerobte si starosti, existuje veľa výhod používania senzora TOF, ale samozrejme existujú určité obmedzenia.

3. Výhody používania senzorov času letu

Presné a rýchle meranie

V porovnaní s inými senzormi vzdialenosti, ako sú ultrazvuk alebo lasery, sú senzory času letu schopné veľmi rýchlo zostaviť 3D obraz scény. Napríklad fotoaparát ToF to dokáže iba raz. Nielen to, že senzor ToF je schopný presne detegovať objekty v krátkom čase a nie je ovplyvnený vlhkosťou, tlakom vzduchu a teplotou, vďaka čomu je vhodný pre vnútorné aj vonkajšie použitie.

dlhá vzdialenosť

Pretože senzory TOF používajú lasery, sú tiež schopné merať veľké vzdialenosti a rozsahy s vysokou presnosťou. Senzory TOF sú flexibilné, pretože sú schopné detekovať blízke a vzdialené objekty všetkých tvarov a veľkostí.

Je tiež flexibilné v tom zmysle, že ste schopní prispôsobiť optiku systému pre optimálny výkon, kde si môžete zvoliť typy a šošoviek vysielača a prijímača, aby ste získali požadované zorné pole.

Bezpečnosť

Obáva sa, že laser zTofSenzor vám ublíži oči? neboj sa! Mnoho senzorov TOF teraz používa ako zdroj svetla infračervený laser s nízkym výkonom a riadi ho modulovanými impulzmi. Senzor spĺňa laserové bezpečnostné normy triedy 1, aby sa zabezpečilo, že je bezpečné pre ľudské oko.

nákladovo efektívny

V porovnaní s inými technológiami skenovania 3D hĺbky, ako sú štruktúrované svetelné kamerové systémy alebo laserové rozsahy, sú senzory TOF v porovnaní s nimi oveľa lacnejšie.

Napriek všetkým týmto obmedzeniam je TOF stále veľmi spoľahlivý a veľmi rýchly spôsob zachytenia 3D informácií.

4. Obmedzenia TOF

Aj keď TOF má veľa výhod, má tiež obmedzenia. Niektoré z obmedzení TOF zahŕňajú:

• Rozptýlené svetlo

Ak sú veľmi jasné povrchy veľmi blízko vášho senzora TOF, môžu do vášho prijímača rozptýliť príliš veľa svetla a vytvoriť artefakty a nežiaduce odrazy, pretože váš senzor TOF musí odrážať svetlo iba po pripravení merania.

• Viacnásobné úvahy

Pri používaní senzorov TOF na rohoch a konkávnych tvaroch môžu spôsobiť nežiaduce odrazy, pretože svetlo sa môže viackrát odraziť, čím sa meranie skresľuje.

• Okolité svetlo

Používanie fotoaparátu TOF vonku na jasnom slnečnom svetle môže sťažiť použitie vonku. Dôvodom je vysoká intenzita slnečného svetla, čo spôsobuje rýchle nasýtenie snímačov, čo znemožňuje zistiť skutočné svetlo odrážané od objektu.

• Záver

Tof senzory aTof objektívMôže byť použitý v rôznych aplikáciách. Od 3D mapovania, priemyselnej automatizácie, detekcie prekážok, automobilov s vlastným riadením, poľnohospodárstva, robotiky, vnútornej navigácie, rozpoznávania gest, skenovania objektov, merania, dohľadu nad rozšírenou realitou! Aplikácie technológie TOF sú nekonečné.

Môžete nás kontaktovať pre akékoľvek potreby šošoviek TOF.

Chuang Optoelectronics sa zameriava na optické šošovky s vysokým rozlíšením, aby sa vytvorila perfektná vizuálna značka

Chuang Optoelectronics teraz vyrobil rôzneTof šošovkyako:

CH3651A F3,6 mm f1.2 1/2 ″ IR850NM

CH3651B F3,6 mm f1.2 1/2 ″ IR940NM

CH3652A F3,3 mm f1.1 1/3 ″ IR850NM

CH3652B F3,3 mm f1.1 1/3 ″ IR940NM

CH3653A F3,9 mm f1.1 1/3 ″ IR850NM

CH3653B F3,9 mm f1.1 1/3 ″ IR940NM

CH3654A F5,0 mm f1.1 1/3 ″ IR850NM

CH3654B F5,0 mm f1.1 1/3 ″ IR940NM