1. เซ็นเซอร์เวลาบิน (TOF) คืออะไร?

กล้องเวลาบินคืออะไร? เป็นกล้องที่จับการบินของเครื่องบินหรือไม่? มีบางอย่างเกี่ยวกับเครื่องบินหรือเครื่องบินหรือไม่? จริงๆแล้วมันเป็นทางไกล!

TOF เป็นการวัดเวลาที่ใช้สำหรับวัตถุอนุภาคหรือคลื่นในการเดินทางระยะไกล คุณรู้หรือไม่ว่าระบบโซนาร์ของค้างคาวใช้งานได้? ระบบเวลาบินคล้ายกัน!

มีเซ็นเซอร์เวลาบินหลายชนิด แต่ส่วนใหญ่เป็นกล้องเวลาบินและเครื่องสแกนเลเซอร์ซึ่งใช้เทคโนโลยีที่เรียกว่า LIDAR (การตรวจจับแสงและแสง) เพื่อวัดความลึกของจุดต่างๆในภาพโดยส่องแสง ด้วยแสงอินฟราเรด

ข้อมูลที่สร้างและบันทึกโดยใช้เซ็นเซอร์ TOF นั้นมีประโยชน์มากเนื่องจากสามารถให้การตรวจจับคนเดินเท้าการตรวจสอบผู้ใช้ตามคุณสมบัติใบหน้าการแมปสภาพแวดล้อมโดยใช้อัลกอริทึม SLAM (การแปลและการแมปพร้อมกัน) และอื่น ๆ

ระบบนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในหุ่นยนต์รถยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยตนเองและแม้กระทั่งตอนนี้อุปกรณ์มือถือของคุณ ตัวอย่างเช่นหากคุณใช้ Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 Thinq ฯลฯ โทรศัพท์ของคุณมีกล้อง TOF!

กล้อง TOF

2. เซ็นเซอร์เวลาบินเวลาทำงานอย่างไร

ตอนนี้เราต้องการแนะนำสั้น ๆ ว่าเซ็นเซอร์เวลาบินเป็นอย่างไรและทำงานอย่างไร

tofเซ็นเซอร์ใช้เลเซอร์เล็ก ๆ เพื่อปล่อยแสงอินฟราเรดซึ่งแสงที่เกิดขึ้นจะตีกลับวัตถุใด ๆ และกลับไปที่เซ็นเซอร์ ขึ้นอยู่กับความแตกต่างของเวลาระหว่างการปล่อยแสงและการกลับไปยังเซ็นเซอร์หลังจากถูกสะท้อนโดยวัตถุเซ็นเซอร์สามารถวัดระยะห่างระหว่างวัตถุและเซ็นเซอร์

วันนี้เราจะสำรวจ 2 วิธีที่ TOF ใช้เวลาในการเดินทางเพื่อกำหนดระยะทางและความลึก: การใช้พัลส์เวลาและการใช้การเปลี่ยนเฟสของคลื่นมอดูเลตแอมพลิจูด

ใช้พัลส์ที่กำหนดเวลา

ตัวอย่างเช่นมันทำงานโดยการส่องแสงเป้าหมายด้วยเลเซอร์จากนั้นวัดแสงสะท้อนด้วยเครื่องสแกนแล้วใช้ความเร็วของแสงเพื่อคาดการณ์ระยะทางของวัตถุเพื่อคำนวณระยะทางที่เดินทางอย่างแม่นยำ นอกจากนี้ความแตกต่างของเวลาในการส่งคืนเลเซอร์และความยาวคลื่นจะถูกนำมาใช้เพื่อสร้างการแสดง 3D ดิจิตอลที่แม่นยำและคุณสมบัติพื้นผิวของเป้าหมายและแมปคุณสมบัติของแต่ละบุคคล

อย่างที่คุณเห็นด้านบนแสงเลเซอร์จะถูกยิงออกแล้วเด้งออกจากวัตถุกลับไปที่เซ็นเซอร์ ด้วยเวลากลับเลเซอร์กล้อง TOF สามารถวัดระยะทางที่แม่นยำในช่วงเวลาสั้น ๆ เนื่องจากความเร็วในการเดินทางแสง (TOF แปลงเป็นระยะทาง) นี่คือสูตรที่นักวิเคราะห์ใช้เพื่อมาถึงระยะทางที่แน่นอนของวัตถุ:

(ความเร็วของแสง x เวลาบิน) / 2

TOF แปลงเป็นระยะทาง

อย่างที่คุณเห็นตัวจับเวลาจะเริ่มในขณะที่ไฟดับและเมื่อผู้รับได้รับไฟส่งคืนตัวจับเวลาจะกลับมาเวลา เมื่อลบสองครั้งจะได้รับ“ เวลาในการบิน” ของแสงและความเร็วของแสงคงที่ดังนั้นระยะทางสามารถคำนวณได้ง่ายโดยใช้สูตรด้านบน ด้วยวิธีนี้จุดทั้งหมดบนพื้นผิวของวัตถุสามารถกำหนดได้

ใช้การเปลี่ยนเฟสของคลื่น AM

ถัดไปtofยังสามารถใช้คลื่นต่อเนื่องเพื่อตรวจจับการเลื่อนเฟสของแสงสะท้อนเพื่อกำหนดความลึกและระยะทาง

การเปลี่ยนเฟสโดยใช้ AM Wave

โดยการปรับแอมพลิจูดมันจะสร้างแหล่งกำเนิดแสงไซนัสด้วยความถี่ที่รู้จักทำให้เครื่องตรวจจับสามารถกำหนดการเปลี่ยนเฟสของแสงสะท้อนโดยใช้สูตรต่อไปนี้:

โดยที่ C คือความเร็วของแสง (c = 3 × 10^8 m/s), λคือความยาวคลื่น (λ = 15 m) และ F คือความถี่แต่ละจุดบนเซ็นเซอร์สามารถคำนวณได้อย่างง่ายดายในเชิงลึก

ทุกสิ่งเหล่านี้เกิดขึ้นเร็วมากเมื่อเราทำงานด้วยความเร็วแสง คุณนึกภาพความแม่นยำและความเร็วที่เซ็นเซอร์สามารถวัดได้หรือไม่? ให้ฉันยกตัวอย่างแสงเดินทางด้วยความเร็ว 300,000 กิโลเมตรต่อวินาทีหากวัตถุอยู่ห่างจากคุณ 5 เมตรเวลาที่แตกต่างกันระหว่างแสงที่ออกจากกล้องและการกลับมาคือประมาณ 33 นาโนวินาทีซึ่งเทียบเท่ากับ 0.000000033 วินาทีเท่านั้น! ว้าว! ไม่ต้องพูดถึงข้อมูลที่จับได้จะให้การเป็นตัวแทนดิจิตอล 3 มิติที่แม่นยำสำหรับทุกพิกเซลในภาพ

โดยไม่คำนึงถึงหลักการที่ใช้การจัดหาแหล่งกำเนิดแสงที่ส่องสว่างทั้งฉากช่วยให้เซ็นเซอร์สามารถกำหนดความลึกของทุกจุด ผลลัพธ์ดังกล่าวจะช่วยให้คุณมีแผนที่ระยะทางที่แต่ละพิกเซลเข้ารหัสระยะทางไปยังจุดที่สอดคล้องกันในฉาก ต่อไปนี้เป็นตัวอย่างของกราฟช่วง TOF:

ตัวอย่างของกราฟช่วง TOF

ตอนนี้เรารู้แล้วว่า TOF ใช้งานได้ทำไมมันถึงดี? ทำไมต้องใช้มัน? พวกเขาดีสำหรับอะไร? ไม่ต้องกังวลมีข้อดีหลายประการในการใช้เซ็นเซอร์ TOF แต่แน่นอนว่ามีข้อ จำกัด บางประการ

3. ประโยชน์ของการใช้เซ็นเซอร์เวลาบิน

การวัดที่แม่นยำและรวดเร็ว

เมื่อเปรียบเทียบกับเซ็นเซอร์ระยะทางอื่น ๆ เช่นอัลตร้าซาวด์หรือเลเซอร์เซ็นเซอร์เวลาบินสามารถเขียนภาพ 3 มิติของฉากได้อย่างรวดเร็ว ตัวอย่างเช่นกล้อง TOF สามารถทำได้เพียงครั้งเดียว ไม่เพียงเท่านั้นเซ็นเซอร์ TOF สามารถตรวจจับวัตถุได้อย่างถูกต้องในเวลาอันสั้นและไม่ได้รับผลกระทบจากความชื้นความดันอากาศและอุณหภูมิทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานทั้งในร่มและกลางแจ้ง

ระยะไกล

เนื่องจากเซ็นเซอร์ TOF ใช้เลเซอร์พวกเขายังสามารถวัดระยะทางไกลและช่วงที่มีความแม่นยำสูง เซ็นเซอร์ TOF มีความยืดหยุ่นเพราะสามารถตรวจจับวัตถุใกล้และไกลของรูปร่างและขนาดทั้งหมด

นอกจากนี้ยังมีความยืดหยุ่นในแง่ที่ว่าคุณสามารถปรับแต่งเลนส์ของระบบเพื่อประสิทธิภาพที่ดีที่สุดซึ่งคุณสามารถเลือกประเภทเครื่องส่งสัญญาณและตัวรับสัญญาณและเลนส์เพื่อให้ได้มุมมองที่ต้องการ

ความปลอดภัย

กังวลว่าเลเซอร์จากtofเซ็นเซอร์จะทำร้ายดวงตาของคุณ? ไม่ต้องกังวล! ตอนนี้เซ็นเซอร์ TOF จำนวนมากใช้เลเซอร์อินฟราเรดพลังงานต่ำเป็นแหล่งกำเนิดแสงและขับด้วยพัลส์มอดูเลต เซ็นเซอร์ตรงตามมาตรฐานความปลอดภัยของเลเซอร์ระดับ 1 เพื่อให้แน่ใจว่าปลอดภัยต่อสายตามนุษย์

ต้นทุนมีประสิทธิภาพ

เมื่อเทียบกับเทคโนโลยีการสแกนช่วงความลึก 3 มิติอื่น ๆ เช่นระบบกล้องแสงที่มีโครงสร้างหรือเรนเดอร์เลเซอร์เซ็นเซอร์ TOF มีราคาถูกกว่ามากเมื่อเทียบกับพวกเขา

แม้จะมีข้อ จำกัด เหล่านี้ แต่ TOF ก็ยังน่าเชื่อถือมากและเป็นวิธีที่รวดเร็วมากในการรวบรวมข้อมูล 3D

4. ข้อ จำกัด ของ TOF

แม้ว่า TOF จะมีประโยชน์มากมาย แต่ก็มีข้อ จำกัด ข้อ จำกัด บางประการของ TOF รวมถึง:

• แสงที่กระจัดกระจาย

หากพื้นผิวที่สว่างมากอยู่ใกล้กับเซ็นเซอร์ TOF ของคุณพวกเขาอาจกระจายแสงมากเกินไปลงในตัวรับสัญญาณของคุณและสร้างสิ่งประดิษฐ์และการสะท้อนที่ไม่พึงประสงค์เนื่องจากเซ็นเซอร์ TOF ของคุณจำเป็นต้องสะท้อนแสงเมื่อการวัดพร้อม

• ภาพสะท้อนหลาย

เมื่อใช้เซ็นเซอร์ TOF ที่มุมและรูปร่างเว้าพวกเขาสามารถทำให้เกิดการสะท้อนที่ไม่พึงประสงค์เนื่องจากแสงสามารถเด้งออกมาหลายครั้งบิดเบือนการวัด

• แสงรอบข้าง

การใช้กล้อง TOF กลางแจ้งในแสงแดดจ้าสามารถทำให้การใช้งานกลางแจ้งใช้งานได้ยาก นี่เป็นเพราะความเข้มสูงของแสงแดดทำให้พิกเซลเซ็นเซอร์อิ่มตัวอย่างรวดเร็วทำให้ไม่สามารถตรวจจับแสงจริงที่สะท้อนจากวัตถุ

• ข้อสรุป

เซ็นเซอร์ TOF และเลนส์ TOFสามารถใช้ในแอปพลิเคชันที่หลากหลาย จากการทำแผนที่ 3D, ระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรม, การตรวจจับสิ่งกีดขวาง, รถยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยตนเอง, เกษตร, หุ่นยนต์, การนำทางในร่ม, การจดจำท่าทางการสแกนวัตถุ, การวัด, การเฝ้าระวังเพื่อเพิ่มความเป็นจริง! แอปพลิเคชั่นของเทคโนโลยี TOF ไม่มีที่สิ้นสุด

คุณสามารถติดต่อเราสำหรับความต้องการของเลนส์ TOF

Chuang an optoelectronics มุ่งเน้นไปที่เลนส์ออพติคอลความละเอียดสูงเพื่อสร้างแบรนด์ภาพที่สมบูรณ์แบบ

Chuang an optoelectronics ได้ผลิตหลากหลายเลนส์ TOFเช่น:

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 F3.9 มม. F1.1 1/3″ IR850NM

CH3653B F3.9 มม. F1.1 1/3″ IR940NM

CH3654A F5.0MM F1.1 1/3″ IR850NM

CH3654B F5.0MM F1.1 1/3″ IR940NM