1. Çfarë është një sensor i kohës së fluturimit (ToF)?

Çfarë është një kamera që regjistron kohën e fluturimit? A është kamera që kap fluturimin e aeroplanit? A ka të bëjë me aeroplanët apo me aeroplanët? Epo, në fakt është shumë larg!

ToF është një masë e kohës që i duhet një objekti, grimce ose vale për të përshkuar një distancë. A e dinit se funksionon sistemi sonar i një lakuriqi nate? Sistemi i kohës së fluturimit është i ngjashëm!

Ekzistojnë shumë lloje sensorësh të kohës së fluturimit, por shumica janë kamera të kohës së fluturimit dhe skanerë lazer, të cilët përdorin një teknologji të quajtur lidar (zbulim dhe diapazonim i dritës) për të matur thellësinë e pikave të ndryshme në një imazh duke e ndriçuar atë me dritë infra të kuqe.

Të dhënat e gjeneruara dhe të kapura duke përdorur sensorë ToF janë shumë të dobishme pasi mund të ofrojnë zbulimin e këmbësorëve, autentifikimin e përdoruesit bazuar në tiparet e fytyrës, hartëzimin e mjedisit duke përdorur algoritmet SLAM (lokalizimi dhe hartëzimi i njëkohshëm) dhe më shumë.

Ky sistem në fakt përdoret gjerësisht në robotë, makina vetë-drejtuese dhe madje edhe tani në pajisjet tuaja mobile. Për shembull, nëse përdorni Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ etj., telefoni juaj ka një kamerë ToF!

Një kamerë ToF

2. Si funksionon sensori i kohës së fluturimit?

Tani, do të donim të jepnim një prezantim të shkurtër se çfarë është një sensor i kohës së fluturimit dhe si funksionon ai.

ToFSensorët përdorin lazerë të vegjël për të emetuar dritë infra të kuqe, ku drita që rezulton reflektohet nga çdo objekt dhe kthehet te sensori. Bazuar në ndryshimin kohor midis emetimit të dritës dhe kthimit te sensori pasi reflektohet nga objekti, sensori mund të matë distancën midis objektit dhe sensorit.

Sot, do të shqyrtojmë 2 mënyra se si ToF përdor kohën e udhëtimit për të përcaktuar distancën dhe thellësinë: duke përdorur pulset e kohës dhe duke përdorur zhvendosjen e fazës së valëve të moduluara të amplitudës.

Përdorni pulse të kohëmatuara

Për shembull, funksionon duke ndriçuar një objektiv me një lazer, pastaj duke matur dritën e reflektuar me një skaner dhe më pas duke përdorur shpejtësinë e dritës për të ekstrapoluar distancën e objektit për të llogaritur me saktësi distancën e përshkuar. Përveç kësaj, ndryshimi në kohën e kthimit të lazerit dhe gjatësinë e valës përdoret më pas për të bërë një përfaqësim të saktë dixhital 3D dhe tiparet sipërfaqësore të objektivit, dhe për të hartuar vizualisht tiparet e tij individuale.

Siç mund ta shihni më sipër, drita lazer lëshohet dhe më pas kthehet nga objekti përsëri te sensori. Me kohën e kthimit të lazerit, kamerat ToF janë në gjendje të matin distanca të sakta në një periudhë të shkurtër kohore duke pasur parasysh shpejtësinë e udhëtimit të dritës. (ToF konvertohet në distancë) Kjo është formula që një analist përdor për të arritur në distancën e saktë të një objekti:

(shpejtësia e dritës x koha e fluturimit) / 2

ToF konvertohet në distancë

Siç mund ta shihni, kohëmatësi do të fillojë ndërsa drita është e fikur, dhe kur marrësi merr dritën kthyese, kohëmatësi do të kthejë kohën. Kur zbritet dy herë, merret "koha e fluturimit" të dritës, dhe shpejtësia e dritës është konstante, kështu që distanca mund të llogaritet lehtësisht duke përdorur formulën e mësipërme. Në këtë mënyrë, të gjitha pikat në sipërfaqen e objektit mund të përcaktohen.

Përdorni zhvendosjen e fazës së valës AM

Më pas,ToFMund të përdorë gjithashtu valë të vazhdueshme për të zbuluar zhvendosjen e fazës së dritës së reflektuar për të përcaktuar thellësinë dhe distancën.

Zhvendosja e fazës duke përdorur valën AM

Duke moduluar amplitudën, krijon një burim drite sinusoidal me një frekuencë të njohur, duke i lejuar detektorit të përcaktojë zhvendosjen e fazës së dritës së reflektuar duke përdorur formulën e mëposhtme:

ku c është shpejtësia e dritës (c = 3 × 10^8 m/s), λ është gjatësia e valës (λ = 15 m) dhe f është frekuenca, çdo pikë në sensor mund të llogaritet lehtësisht në thellësi.

Të gjitha këto gjëra ndodhin shumë shpejt ndërsa punojmë me shpejtësinë e dritës. A mund ta imagjinoni saktësinë dhe shpejtësinë me të cilën sensorët janë në gjendje të matin? Më lejoni të jap një shembull, drita udhëton me një shpejtësi prej 300,000 kilometrash në sekondë, nëse një objekt është 5 metra larg jush, diferenca kohore midis dritës që del nga kamera dhe kthimit është rreth 33 nanosekonda, që është ekuivalente vetëm me 0.000000033 sekonda! Uau! Për të mos përmendur që të dhënat e kapura do t'ju japin një përfaqësim të saktë dixhital 3D për çdo piksel në imazh.

Pavarësisht parimit të përdorur, sigurimi i një burimi drite që ndriçon të gjithë skenën i lejon sensorit të përcaktojë thellësinë e të gjitha pikave. Një rezultat i tillë ju jep një hartë distance ku çdo piksel kodon distancën deri në pikën përkatëse në skenë. Më poshtë është një shembull i një grafiku të diapazonit ToF:

Një shembull i një grafiku të diapazonit ToF

Tani që e dimë që ToF funksionon, pse është i mirë? Pse ta përdorim? Për çfarë janë të mirë? Mos u shqetësoni, ka shumë përparësi në përdorimin e një sensori ToF, por sigurisht që ka disa kufizime.

3. Përfitimet e përdorimit të sensorëve të kohës së fluturimit

Matje e saktë dhe e shpejtë

Krahasuar me sensorë të tjerë të distancës, siç janë ultratingujt ose lazerët, sensorët e kohës së fluturimit janë në gjendje të krijojnë një imazh 3D të një skene shumë shpejt. Për shembull, një kamera ToF mund ta bëjë këtë vetëm një herë. Jo vetëm kaq, sensori ToF është në gjendje të zbulojë objektet me saktësi në një kohë të shkurtër dhe nuk ndikohet nga lagështia, presioni i ajrit dhe temperatura, duke e bërë atë të përshtatshëm për përdorim si në ambiente të brendshme ashtu edhe në ato të jashtme.

distancë e gjatë

Meqenëse sensorët ToF përdorin lazerë, ata janë gjithashtu të aftë të matin distanca dhe rreze të gjata me saktësi të lartë. Sensorët ToF janë fleksibël sepse janë në gjendje të zbulojnë objekte të afërta dhe të largëta të të gjitha formave dhe madhësive.

Është gjithashtu fleksibël në kuptimin që ju jeni në gjendje të personalizoni optikën e sistemit për performancë optimale, ku mund të zgjidhni llojet e transmetuesit dhe marrësit dhe lentet për të marrë fushën e dëshiruar të shikimit.

Siguria

I shqetësuar se lazeri ngaToFA do t'ju dëmtojë sensori sytë? Mos u shqetësoni! Shumë sensorë ToF tani përdorin një lazer infra të kuq me fuqi të ulët si burim drite dhe e drejtojnë atë me pulse të moduluara. Sensori përmbush standardet e sigurisë së lazerit të Klasit 1 për të siguruar që është i sigurt për syrin e njeriut.

kosto-efektive

Krahasuar me teknologjitë e tjera të skanimit të diapazonit të thellësisë 3D, siç janë sistemet e kamerave me dritë të strukturuar ose telemetritë me lazer, sensorët ToF janë shumë më të lirë në krahasim me to.

Pavarësisht të gjitha këtyre kufizimeve, ToF është ende shumë i besueshëm dhe një metodë shumë e shpejtë për kapjen e informacionit 3D.

4. Kufizimet e ToF-së

Edhe pse ToF ka shumë përfitime, ai ka edhe kufizime. Disa nga kufizimet e ToF përfshijnë:

• Dritë e shpërndarë

Nëse sipërfaqe shumë të ndritshme janë shumë afër sensorit tuaj ToF, ato mund të shpërndajnë shumë dritë në marrësin tuaj dhe të krijojnë artefakte dhe reflektime të padëshiruara, pasi sensori juaj ToF duhet të reflektojë dritën vetëm pasi matja të jetë gati.

• Reflektime të shumëfishta

Kur përdoren sensorë ToF në qoshe dhe forma konkave, ato mund të shkaktojnë reflektime të padëshiruara, pasi drita mund të kthehet disa herë, duke shtrembëruar matjen.

• Drita e ambientit

Përdorimi i kamerës ToF jashtë në rrezet e forta të diellit mund ta vështirësojë përdorimin në natyrë. Kjo për shkak të intensitetit të lartë të dritës së diellit që shkakton ngopjen e shpejtë të pikselëve të sensorit, duke e bërë të pamundur zbulimin e dritës aktuale të reflektuar nga objekti.

• Përfundimi

Sensorët ToF dheLente ToFmund të përdoret në një sërë aplikimesh. Nga Hartimi 3D, Automatizimi Industrial, Zbulimi i Pengesave, Makinat Vetë-Drejtuese, Bujqësia, Robotika, Navigimi i Brendshëm, Njohja e Gjesteve, Skanimi i Objekteve, Matjet, Mbikëqyrja deri te Realiteti i Shtuar! Aplikimet e teknologjisë ToF janë të pafundme.

Mund të na kontaktoni për çdo nevojë për lente ToF.

Chuang An Optoelectronics përqendrohet në lentet optike me definicion të lartë për të krijuar një markë vizuale perfekte.

Chuang An Optoelectronics tani ka prodhuar një shumëllojshmëri tëLente TOFtë tilla si:

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 f5.0 mm F1.1 1/3″ IR850nm

CH3654B f5.0 mm F1.1 1/3″ IR940nm