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

Çfarë është një aparat fotografik për kohën e fluturimit? A është kamera që kap fluturimin e avionit? A ka të bëjë me avionë apo avionë? Epo, në fakt është shumë larg!

ToF është një masë e kohës që i duhet një objekti, grimce ose valë për të udhëtuar një distancë. A e dini se sistemi sonar i lakuriqëve të natës funksionon? Sistemi i kohës së fluturimit është i ngjashëm!

Ka shumë lloje të sensorëve të kohës së fluturimit, por shumica janë kamera dhe skanerë lazer për kohën e fluturimit, të cilët përdorin një teknologji të quajtur lidar (zbulimi dhe diapazoni 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 krijuara dhe të kapura duke përdorur sensorët ToF janë shumë të dobishme pasi mund të ofrojnë zbulimin e këmbësorëve, vërtetimin e përdoruesit bazuar në tiparet e fytyrës, hartën e mjedisit duke përdorur algoritme SLAM (lokalizimi dhe hartëzimi i njëkohshëm) dhe më shumë.

Ky sistem në fakt përdoret gjerësisht në robotë, makina vetë-drejtuese, madje edhe tani në pajisjen tuaj celulare. 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 bënim një prezantim të shkurtër se çfarë është sensori i kohës së fluturimit dhe si funksionon.

ToFsensorët përdorin lazer të vegjël për të emetuar dritë infra të kuqe, ku drita që rezulton tërhiqet nga çdo objekt dhe kthehet te sensori. Bazuar në diferencën kohore midis emetimit të dritës dhe kthimit në sensor pasi reflektohet nga objekti, sensori mund të masë distancën midis objektit dhe sensorit.

Sot, ne do të eksplorojmë 2 mënyra se si ToF përdor kohën e udhëtimit për të përcaktuar distancën dhe thellësinë: duke përdorur pulset e kohës dhe duke përdorur zhvendosjen fazore të valëve të moduluara me amplitudë.

Përdorni impulse me kohë

Për shembull, funksionon duke ndriçuar një objektiv me një lazer, më pas 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 saktësisht distancën e përshkuar. Përveç kësaj, diferenca në kohën e kthimit të lazerit dhe gjatësinë e valës përdoret më pas për të bërë një paraqitje të saktë dixhitale 3D dhe veçoritë e sipërfaqes së objektivit, dhe për të hartuar vizualisht veçoritë e tij individuale.

Siç mund ta shihni më lart, drita lazer lëshohet dhe më pas kthehet jashtë objektit te sensori. Me kohën e kthimit me lazer, kamerat ToF janë në gjendje të matin distancat e 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 të marrë dritën e kthimit, kohëmatësi do të kthejë kohën. Kur zbritet dy herë, fitohet "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 mund të përcaktohen të gjitha pikat në sipërfaqen e objektit.

Përdorni zhvendosjen fazore të valës AM

Më pas,ToFmund të përdorë gjithashtu valë të vazhdueshme për të zbuluar zhvendosjen fazore të dritës së reflektuar për të përcaktuar thellësinë dhe distancën.

Zhvendosja e fazës duke përdorur valën AM

Duke moduluar amplituda, ai krijon një burim drite sinusoidale me një frekuencë të njohur, duke lejuar detektorin të përcaktojë zhvendosjen fazore të dritës së reflektuar duke përdorur formulën e mëposhtme:

ku c është shpejtësia e dritës (c = 3 × 10^8 m/s), λ është një gjatësi vale (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 ne 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 kilometra në sekondë, nëse një objekt është 5 m larg jush, diferenca kohore midis dritës që largohet nga kamera dhe kthehet është rreth 33 nanosekonda, që është vetëm ekuivalente me 0.000000033 sekonda! Uau! Për të mos përmendur, të dhënat e kapura do t'ju japin një paraqitje të saktë dixhitale 3D për çdo piksel në imazh.

Pavarësisht nga parimi i 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 të distancës ku çdo piksel kodon distancën deri në pikën përkatëse në skenë. Më poshtë është një shembull i një grafiku të intervalit ToF:

Një shembull i një grafiku të intervalit ToF

Tani që e dimë se ToF funksionon, pse është mirë? Pse ta përdorni? Për çfarë janë të mira? Mos u shqetësoni, ka shumë përparësi për të përdorur një sensor ToF, por sigurisht që ka disa kufizime.

3. Përfitimet e përdorimit të sensorëve të kohës së fluturimit

Matje e sakte dhe e shpejte

Krahasuar me sensorët e tjerë të distancës si ultratingulli ose lazerët, sensorët e kohës së fluturimit janë në gjendje të krijojnë një imazh 3D të një skene shumë shpejt. Për shembull, një aparat fotografik ToF mund ta bëjë këtë vetëm një herë. Jo vetëm kaq, sensori ToF është në gjendje të zbulojë me saktësi objektet në një kohë të shkurtër dhe nuk ndikohet nga lagështia, presioni i ajrit dhe temperatura, duke e bërë atë të përshtatshëm për përdorim të brendshëm dhe të jashtëm.

distancë e gjatë

Meqenëse sensorët ToF përdorin lazer, 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

Shqetësuar se lazeri ngaToFsensori do t'ju lëndojë sytë? mos u shqetësoni! Shumë sensorë ToF tani përdorin një lazer infra të kuqe me fuqi të ulët si burim drite dhe e drejtojnë atë me impulse të moduluara. Sensori plotëson standardet e sigurisë së lazerit të klasës 1 për të siguruar që është i sigurt për syrin e njeriut.

me kosto efektive

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

Pavarësisht gjithë këtyre kufizimeve, ToF është ende shumë i besueshëm dhe një metodë shumë e shpejtë për të kapur informacion 3D.

4. Kufizimet e ToF

Megjithëse ToF ka shumë përfitime, ai gjithashtu ka kufizime. Disa nga kufizimet e ToF përfshijnë:

• Dritë e shpërndarë

Nëse sipërfaqet 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 shumta

Kur përdorni sensorë ToF në qoshe dhe forma konkave, ata mund të shkaktojnë reflektime të padëshiruara, pasi drita mund të kërcejë disa herë, duke shtrembëruar matjen.

• Drita e ambientit

Përdorimi i kamerës ToF jashtë në rrezet e diellit të shndritshme mund ta vështirësojë përdorimin e jashtëm. Kjo është për shkak të intensitetit të lartë të dritës së diellit që bën që pikselët e sensorit të ngopen shpejt, duke e bërë të pamundur zbulimin e dritës aktuale të reflektuar nga objekti.

• Përfundimi

Sensorët ToF dheLente ToFmund të përdoret në një sërë aplikacionesh. Nga Hartat 3D, Automatizimi Industrial, Zbulimi i pengesave, Makina Vetëdrejtuese, Bujqësia, Robotika, Navigimi në ambiente të Brendshme, Njohja e Gjesteve, Skanimi i Objekteve, Matjet, Mbikëqyrja te Realiteti i Shtuar! Aplikimet e teknologjisë ToF janë të pafundme.

Mund të na kontaktoni për çdo nevojë të lenteve ToF.

Chuang An Optoelectronics fokusohet në lentet optike me definicion të lartë për të krijuar një markë të përsosur vizuale

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 f5.0mm F1.1 1/3" IR850nm

CH3654B f5.0mm F1.1 1/3" IR940nm