1. టైమ్-ఆఫ్-ఫ్లైట్ (ToF) సెన్సార్ అంటే ఏమిటి?

విమానంలో ప్రయాణించే కెమెరా అంటే ఏమిటి? విమానం ఎగురుతున్న దృశ్యాన్ని బంధించేది కెమెరానా? దీనికి విమానాలు లేదా విమానాలతో ఏదైనా సంబంధం ఉందా? బాగా, ఇది నిజానికి చాలా దూరంగా ఉంది!

ToF అనేది ఒక వస్తువు, కణం లేదా తరంగం దూరం ప్రయాణించడానికి పట్టే సమయాన్ని కొలవడం. గబ్బిలం సోనార్ సిస్టమ్ పనిచేస్తుందని మీకు తెలుసా? విమాన సమయ వ్యవస్థ కూడా ఇదే!

అనేక రకాల టైం-ఆఫ్-ఫ్లైట్ సెన్సార్‌లు ఉన్నాయి, అయితే చాలా వరకు టైమ్-ఆఫ్-ఫ్లైట్ కెమెరాలు మరియు లేజర్ స్కానర్‌లు ఉన్నాయి, ఇవి లైడార్ (లైట్ డిటెక్షన్ మరియు రేంజ్) అనే సాంకేతికతను ఉపయోగించి ఇమేజ్‌ని మెరుస్తూ వివిధ పాయింట్ల లోతును కొలవడానికి ఉపయోగిస్తాయి. పరారుణ కాంతితో.

పాదచారులను గుర్తించడం, ముఖ లక్షణాల ఆధారంగా వినియోగదారు ప్రమాణీకరణ, SLAM (ఏకకాలంలో స్థానికీకరణ మరియు మ్యాపింగ్) అల్గారిథమ్‌లను ఉపయోగించి పర్యావరణ మ్యాపింగ్ మరియు మరిన్నింటిని అందించగలగడం వలన ToF సెన్సార్‌లను ఉపయోగించి రూపొందించబడిన మరియు సంగ్రహించిన డేటా చాలా ఉపయోగకరంగా ఉంటుంది.

ఈ వ్యవస్థ నిజానికి రోబోట్‌లు, సెల్ఫ్ డ్రైవింగ్ కార్లు మరియు ఇప్పుడు కూడా మీ మొబైల్ పరికరంలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది. ఉదాహరణకు, మీరు Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ మొదలైన వాటిని ఉపయోగిస్తుంటే, మీ ఫోన్‌లో ToF కెమెరా ఉంటుంది!

ఒక ToF కెమెరా

2. టైమ్-ఆఫ్-ఫ్లైట్ సెన్సార్ ఎలా పని చేస్తుంది?

ఇప్పుడు, మేము విమాన సమయ సెన్సార్ అంటే ఏమిటి మరియు అది ఎలా పని చేస్తుందో సంక్షిప్త పరిచయం చేయాలనుకుంటున్నాము.

ToFసెన్సార్‌లు ఇన్‌ఫ్రారెడ్ కాంతిని విడుదల చేయడానికి చిన్న లేజర్‌లను ఉపయోగిస్తాయి, ఫలితంగా వచ్చే కాంతి ఏదైనా వస్తువు నుండి బౌన్స్ అవుతుంది మరియు సెన్సార్‌కి తిరిగి వస్తుంది. కాంతి ఉద్గారానికి మరియు వస్తువు ద్వారా ప్రతిబింబించిన తర్వాత సెన్సార్‌కి తిరిగి వచ్చే సమయ వ్యత్యాసం ఆధారంగా, సెన్సార్ వస్తువు మరియు సెన్సార్ మధ్య దూరాన్ని కొలవగలదు.

ఈ రోజు, దూరం మరియు లోతును నిర్ణయించడానికి ToF ప్రయాణ సమయాన్ని ఎలా ఉపయోగిస్తుందో మేము 2 మార్గాలను అన్వేషిస్తాము : టైమింగ్ పల్స్‌లను ఉపయోగించడం మరియు యాంప్లిట్యూడ్ మాడ్యులేటెడ్ వేవ్‌ల ఫేజ్ షిఫ్టింగ్‌ని ఉపయోగించడం.

సమయానుకూలమైన పప్పులను ఉపయోగించండి

ఉదాహరణకు, ఇది లేజర్‌తో లక్ష్యాన్ని ప్రకాశవంతం చేయడం ద్వారా పనిచేస్తుంది, ఆపై స్కానర్‌తో ప్రతిబింబించే కాంతిని కొలవడం, ఆపై ప్రయాణించిన దూరాన్ని ఖచ్చితంగా లెక్కించడానికి వస్తువు యొక్క దూరాన్ని ఎక్స్‌ట్రాపోలేట్ చేయడానికి కాంతి వేగాన్ని ఉపయోగించడం ద్వారా ఇది పనిచేస్తుంది. అదనంగా, లేజర్ రిటర్న్ సమయం మరియు తరంగదైర్ఘ్యంలోని వ్యత్యాసం ఖచ్చితమైన డిజిటల్ 3D ప్రాతినిధ్యం మరియు లక్ష్యం యొక్క ఉపరితల లక్షణాలను రూపొందించడానికి మరియు దాని వ్యక్తిగత లక్షణాలను దృశ్యమానంగా మ్యాప్ చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది.

మీరు పైన చూడగలిగినట్లుగా, లేజర్ కాంతిని తొలగించి, ఆపై వస్తువు నుండి తిరిగి సెన్సార్‌కి బౌన్స్ అవుతుంది. లేజర్ రిటర్న్ సమయంతో, ToF కెమెరాలు తేలికపాటి ప్రయాణ వేగంతో తక్కువ వ్యవధిలో ఖచ్చితమైన దూరాలను కొలవగలవు. (ToF దూరానికి మారుస్తుంది) ఇది ఒక వస్తువు యొక్క ఖచ్చితమైన దూరాన్ని చేరుకోవడానికి విశ్లేషకుడు ఉపయోగించే సూత్రం:

(కాంతి వేగం x విమాన సమయం) / 2

ToF దూరానికి మారుస్తుంది

మీరు చూడగలిగినట్లుగా, లైట్ ఆఫ్‌లో ఉన్నప్పుడు టైమర్ ప్రారంభమవుతుంది మరియు రిసీవర్ రిటర్న్ లైట్‌ను స్వీకరించినప్పుడు, టైమర్ సమయాన్ని తిరిగి ఇస్తుంది. రెండుసార్లు తీసివేసినప్పుడు, కాంతి యొక్క “విమాన సమయం” పొందబడుతుంది మరియు కాంతి వేగం స్థిరంగా ఉంటుంది, కాబట్టి పై సూత్రాన్ని ఉపయోగించి దూరాన్ని సులభంగా లెక్కించవచ్చు. ఈ విధంగా, వస్తువు యొక్క ఉపరితలంపై ఉన్న అన్ని పాయింట్లను నిర్ణయించవచ్చు.

AM వేవ్ యొక్క దశ మార్పును ఉపయోగించండి

తదుపరి, దిToFలోతు మరియు దూరాన్ని గుర్తించడానికి ప్రతిబింబించే కాంతి యొక్క దశ మార్పును గుర్తించడానికి నిరంతర తరంగాలను కూడా ఉపయోగించవచ్చు.

AM వేవ్ ఉపయోగించి దశ మార్పు

వ్యాప్తిని మాడ్యులేట్ చేయడం ద్వారా, ఇది తెలిసిన ఫ్రీక్వెన్సీతో సైనూసోయిడల్ లైట్ సోర్స్‌ను సృష్టిస్తుంది, కింది సూత్రాన్ని ఉపయోగించి ప్రతిబింబించే కాంతి యొక్క దశ మార్పును గుర్తించడానికి డిటెక్టర్‌ని అనుమతిస్తుంది:

ఇక్కడ c అనేది కాంతి వేగం (c = 3 × 10^8 m/s), λ అనేది ఒక తరంగదైర్ఘ్యం (λ = 15 m), మరియు f అనేది ఫ్రీక్వెన్సీ, సెన్సార్‌లోని ప్రతి బిందువును సులభంగా లోతులో లెక్కించవచ్చు.

మనం కాంతి వేగంతో పని చేయడం వల్ల ఇవన్నీ చాలా వేగంగా జరుగుతాయి. సెన్సార్లు కొలవగలిగే ఖచ్చితత్వం మరియు వేగాన్ని మీరు ఊహించగలరా? నేను ఒక ఉదాహరణ ఇస్తాను, కాంతి సెకనుకు 300,000 కిలోమీటర్ల వేగంతో ప్రయాణిస్తుంది, ఒక వస్తువు మీకు 5మీ దూరంలో ఉంటే, కెమెరా నుండి కాంతి తిరిగి రావడానికి మధ్య ఉన్న సమయ వ్యత్యాసం దాదాపు 33 నానోసెకన్లు, ఇది కేవలం 0.000000033 సెకన్లకు సమానం! వావ్! ప్రత్యేకంగా చెప్పనక్కర్లేదు, క్యాప్చర్ చేయబడిన డేటా మీకు ఇమేజ్‌లోని ప్రతి పిక్సెల్‌కు ఖచ్చితమైన 3D డిజిటల్ ప్రాతినిధ్యాన్ని అందిస్తుంది.

ఉపయోగించిన సూత్రంతో సంబంధం లేకుండా, మొత్తం దృశ్యాన్ని ప్రకాశించే కాంతి మూలాన్ని అందించడం ద్వారా సెన్సార్ అన్ని పాయింట్ల లోతును గుర్తించడానికి అనుమతిస్తుంది. అటువంటి ఫలితం మీకు దూర పటాన్ని అందిస్తుంది, ఇక్కడ ప్రతి పిక్సెల్ దృశ్యంలో సంబంధిత బిందువుకు దూరాన్ని ఎన్కోడ్ చేస్తుంది. కిందిది ToF పరిధి గ్రాఫ్‌కి ఉదాహరణ:

ToF పరిధి గ్రాఫ్ యొక్క ఉదాహరణ

ToF పనిచేస్తుందని ఇప్పుడు మనకు తెలుసు, అది ఎందుకు మంచిది? ఎందుకు ఉపయోగించాలి? అవి దేనికి మంచివి? చింతించకండి, ToF సెన్సార్‌ని ఉపయోగించడం వల్ల చాలా ప్రయోజనాలు ఉన్నాయి, అయితే కొన్ని పరిమితులు ఉన్నాయి.

3. టైమ్-ఆఫ్-ఫ్లైట్ సెన్సార్లను ఉపయోగించడం వల్ల కలిగే ప్రయోజనాలు

ఖచ్చితమైన మరియు వేగవంతమైన కొలత

అల్ట్రాసౌండ్ లేదా లేజర్‌ల వంటి ఇతర దూర సెన్సార్‌లతో పోలిస్తే, టైమ్-ఆఫ్-ఫ్లైట్ సెన్సార్‌లు సన్నివేశం యొక్క 3D చిత్రాన్ని చాలా త్వరగా కంపోజ్ చేయగలవు. ఉదాహరణకు, ToF కెమెరా దీన్ని ఒక్కసారి మాత్రమే చేయగలదు. అంతే కాదు, ToF సెన్సార్ తక్కువ సమయంలో వస్తువులను ఖచ్చితంగా గుర్తించగలదు మరియు తేమ, గాలి పీడనం మరియు ఉష్ణోగ్రత ద్వారా ప్రభావితం కాదు, ఇది ఇండోర్ మరియు అవుట్‌డోర్ వినియోగానికి అనుకూలంగా ఉంటుంది.

చాలా దూరం

ToF సెన్సార్‌లు లేజర్‌లను ఉపయోగిస్తాయి కాబట్టి, అవి అధిక ఖచ్చితత్వంతో ఎక్కువ దూరాలు మరియు పరిధులను కూడా కొలవగలవు. ToF సెన్సార్‌లు అనువైనవి ఎందుకంటే అవి అన్ని ఆకారాలు మరియు పరిమాణాల దగ్గర మరియు దూరంగా ఉన్న వస్తువులను గుర్తించగలవు.

మీరు సరైన పనితీరు కోసం సిస్టమ్ యొక్క ఆప్టిక్స్‌ను అనుకూలీకరించగలరనే కోణంలో కూడా ఇది అనువైనది, ఇక్కడ మీరు కోరుకున్న ఫీల్డ్ వీక్షణను పొందడానికి ట్రాన్స్‌మిటర్ మరియు రిసీవర్ రకాలు మరియు లెన్స్‌లను ఎంచుకోవచ్చు.

భద్రత

నుండి లేజర్ అని భయపడిToFసెన్సార్ మీ కళ్ళను దెబ్బతీస్తుందా? చింతించకండి! అనేక ToF సెన్సార్‌లు ఇప్పుడు తక్కువ-పవర్ ఇన్‌ఫ్రారెడ్ లేజర్‌ను కాంతి మూలంగా ఉపయోగిస్తున్నాయి మరియు దానిని మాడ్యులేటెడ్ పల్స్‌తో డ్రైవ్ చేస్తున్నాయి. సెన్సార్ మానవ కంటికి సురక్షితంగా ఉందని నిర్ధారించడానికి క్లాస్ 1 లేజర్ భద్రతా ప్రమాణాలకు అనుగుణంగా ఉంటుంది.

ఖర్చుతో కూడుకున్నది

స్ట్రక్చర్డ్ లైట్ కెమెరా సిస్టమ్‌లు లేదా లేజర్ రేంజ్‌ఫైండర్‌ల వంటి ఇతర 3D డెప్త్ రేంజ్ స్కానింగ్ టెక్నాలజీలతో పోలిస్తే, ToF సెన్సార్‌లు వాటితో పోలిస్తే చాలా చౌకగా ఉంటాయి.

ఈ అన్ని పరిమితులు ఉన్నప్పటికీ, ToF ఇప్పటికీ చాలా నమ్మదగినది మరియు 3D సమాచారాన్ని సంగ్రహించే అత్యంత వేగవంతమైన పద్ధతి.

4. ToF పరిమితులు

ToF అనేక ప్రయోజనాలను కలిగి ఉన్నప్పటికీ, దీనికి పరిమితులు కూడా ఉన్నాయి. ToF యొక్క కొన్ని పరిమితులు:

• చెల్లాచెదురైన కాంతి

చాలా ప్రకాశవంతమైన ఉపరితలాలు మీ ToF సెన్సార్‌కు చాలా దగ్గరగా ఉంటే, అవి మీ రిసీవర్‌లోకి చాలా కాంతిని వెదజల్లవచ్చు మరియు కళాఖండాలు మరియు అవాంఛిత ప్రతిబింబాలను సృష్టించవచ్చు, ఎందుకంటే మీ ToF సెన్సార్ కొలత సిద్ధమైన తర్వాత మాత్రమే కాంతిని ప్రతిబింబించాలి.

• బహుళ ప్రతిబింబాలు

మూలలు మరియు పుటాకార ఆకృతులపై ToF సెన్సార్‌లను ఉపయోగిస్తున్నప్పుడు, అవి అవాంఛిత ప్రతిబింబాలను కలిగిస్తాయి, ఎందుకంటే కాంతి అనేకసార్లు బౌన్స్ అవుతుంది, కొలతను వక్రీకరిస్తుంది.

• పరిసర కాంతి

ప్రకాశవంతమైన సూర్యకాంతిలో ఆరుబయట ToF కెమెరాను ఉపయోగించడం వలన బాహ్య వినియోగం కష్టమవుతుంది. ఇది సూర్యకాంతి యొక్క అధిక తీవ్రత కారణంగా సెన్సార్ పిక్సెల్‌లు త్వరగా సంతృప్తమవుతాయి, దీని వలన వస్తువు నుండి ప్రతిబింబించే అసలు కాంతిని గుర్తించడం అసాధ్యం.

• ముగింపు

ToF సెన్సార్లు మరియుToF లెన్స్వివిధ రకాల అప్లికేషన్లలో ఉపయోగించవచ్చు. 3డి మ్యాపింగ్, ఇండస్ట్రియల్ ఆటోమేషన్, అబ్స్టాకిల్ డిటెక్షన్, సెల్ఫ్ డ్రైవింగ్ కార్లు, వ్యవసాయం, రోబోటిక్స్, ఇండోర్ నావిగేషన్, సంజ్ఞల గుర్తింపు, ఆబ్జెక్ట్ స్కానింగ్, కొలతలు, నిఘా నుండి ఆగ్మెంటెడ్ రియాలిటీ వరకు! ToF సాంకేతికత యొక్క అనువర్తనాలు అంతులేనివి.

ToF లెన్స్‌ల యొక్క ఏవైనా అవసరాల కోసం మీరు మమ్మల్ని సంప్రదించవచ్చు.

చువాంగ్ ఆన్ ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్స్ ఒక ఖచ్చితమైన విజువల్ బ్రాండ్‌ను రూపొందించడానికి హై-డెఫినిషన్ ఆప్టికల్ లెన్స్‌లపై దృష్టి పెడుతుంది

చువాంగ్ ఆన్ ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్స్ ఇప్పుడు వివిధ రకాలను ఉత్పత్తి చేసిందిTOF లెన్సులువంటి:

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