1. Ano ang sensor ng time-of-flight (TOF)?

Ano ang isang time-of-flight camera? Ito ba ang camera na kumukuha ng paglipad ng eroplano? May kinalaman ba ito sa mga eroplano o eroplano? Well, ito ay talagang isang mahabang paraan off!

Ang TOF ay isang sukatan ng oras na kinakailangan para sa isang bagay, maliit na butil o alon upang maglakbay sa isang distansya. Alam mo ba na gumagana ang sonar system ng isang bat? Ang sistema ng oras-ng-flight ay katulad!

Maraming mga uri ng mga sensor ng oras-ng-flight, ngunit ang karamihan ay mga oras-ng-flight camera at mga scanner ng laser, na gumagamit ng isang teknolohiyang tinatawag na Lidar (light detection at ranging) upang masukat ang lalim ng iba't ibang mga puntos sa isang imahe sa pamamagitan ng pagniningning nito na may infrared light.

Ang mga datos na nabuo at nakunan gamit ang mga sensor ng TOF ay lubhang kapaki -pakinabang dahil maaari itong magbigay ng pagtuklas ng pedestrian, pagpapatunay ng gumagamit batay sa mga tampok ng mukha, pagmamapa sa kapaligiran gamit ang SLAM (sabay -sabay na lokalisasyon at pagmamapa) na mga algorithm, at marami pa.

Ang sistemang ito ay talagang malawakang ginagamit sa mga robot, mga kotse na nagmamaneho sa sarili, at kahit na ngayon ang iyong mobile device. Halimbawa, kung gumagamit ka ng Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ, atbp, ang iyong telepono ay may isang TOF camera!

Isang tof camera

2. Paano gumagana ang sensor ng time-of-flight?

Ngayon, nais naming magbigay ng isang maikling pagpapakilala kung ano ang isang sensor ng oras-ng-flight at kung paano ito gumagana.

TofGumagamit ang mga sensor ng maliliit na laser upang maglabas ng infrared light, kung saan ang nagresultang ilaw ay nag -aalis ng anumang bagay at bumalik sa sensor. Batay sa pagkakaiba ng oras sa pagitan ng paglabas ng ilaw at ang pagbabalik sa sensor pagkatapos na maipakita ng bagay, maaaring masukat ng sensor ang distansya sa pagitan ng bagay at sensor.

Ngayon, galugarin namin ang 2 mga paraan kung paano ginagamit ng TOF ang oras ng paglalakbay upang matukoy ang distansya at lalim: gamit ang mga pulses ng tiyempo, at paggamit ng phase shifting ng amplitude modulated waves.

Gumamit ng mga oras na pulso

Halimbawa, gumagana ito sa pamamagitan ng pag -iilaw ng isang target na may isang laser, pagkatapos ay sinusukat ang nakalarawan na ilaw na may isang scanner, at pagkatapos ay ginagamit ang bilis ng ilaw upang ma -extrapolate ang distansya ng bagay upang tumpak na makalkula ang distansya na naglakbay. Bilang karagdagan, ang pagkakaiba sa oras ng pagbabalik ng laser at haba ng haba ay ginamit upang makagawa ng isang tumpak na digital 3D na representasyon at mga tampok ng ibabaw ng target, at biswal na mapa ang mga indibidwal na tampok nito.

Tulad ng nakikita mo sa itaas, ang ilaw ng laser ay pinaputok at pagkatapos ay i -bounce off ang bagay pabalik sa sensor. Sa oras ng pagbabalik ng laser, ang mga camera ng TOF ay maaaring masukat ang tumpak na mga distansya sa isang maikling panahon na binigyan ng bilis ng paglalakbay sa ilaw. (TOF na nagko -convert sa distansya) Ito ang pormula na ginagamit ng isang analyst upang makarating sa eksaktong distansya ng isang bagay:

(Bilis ng ilaw x oras ng paglipad) / 2

Ang TOF ay nagko -convert sa distansya

Tulad ng nakikita mo, magsisimula ang timer habang ang ilaw ay naka -off, at kapag natatanggap ng tatanggap ang ilaw ng pagbabalik, babalik ang timer sa oras. Kapag ang pagbabawas ng dalawang beses, ang "oras ng paglipad" ng ilaw ay nakuha, at ang bilis ng ilaw ay pare -pareho, kaya ang distansya ay madaling kinakalkula gamit ang pormula sa itaas. Sa ganitong paraan, ang lahat ng mga puntos sa ibabaw ng bagay ay maaaring matukoy.

Gamitin ang phase shift ng AM Wave

Susunod, angTofMaaari ring gumamit ng tuluy -tuloy na alon upang makita ang phase shift ng nakalarawan na ilaw upang matukoy ang lalim at distansya.

Phase shift gamit ang AM Wave

Sa pamamagitan ng pag -modulate ng amplitude, lumilikha ito ng isang sinusoidal light source na may isang kilalang dalas, na nagpapahintulot sa detektor na matukoy ang phase shift ng nakalarawan na ilaw gamit ang sumusunod na pormula:

Kung saan ang C ay ang bilis ng ilaw (C = 3 × 10^8 m/s), ang λ ay isang haba ng haba (λ = 15 m), at ang F ay ang dalas, ang bawat punto sa sensor ay madaling kinakalkula nang malalim.

Ang lahat ng mga bagay na ito ay nangyayari nang napakabilis habang nagtatrabaho kami sa bilis ng ilaw. Maaari mo bang isipin ang katumpakan at bilis kung aling mga sensor ang maaaring masukat? Hayaan akong magbigay ng isang halimbawa, ang ilaw ay naglalakbay sa bilis na 300,000 kilometro bawat segundo, kung ang isang bagay ay 5m ang layo mula sa iyo, ang pagkakaiba sa oras sa pagitan ng ilaw na umaalis sa camera at ang pagbabalik ay mga 33 nanosecond, na katumbas lamang ng 0.000000033 segundo! Wow! Hindi sa banggitin, ang nakunan na data ay magbibigay sa iyo ng isang tumpak na 3D digital na representasyon para sa bawat pixel sa imahe.

Anuman ang prinsipyo na ginamit, na nagbibigay ng isang ilaw na mapagkukunan na nagpapaliwanag sa buong eksena ay nagbibigay -daan sa sensor upang matukoy ang lalim ng lahat ng mga puntos. Ang ganitong resulta ay nagbibigay sa iyo ng isang mapa ng distansya kung saan ang bawat pixel ay nag -encode ng distansya sa kaukulang punto sa eksena. Ang sumusunod ay isang halimbawa ng isang graph ng Tof Range:

Isang halimbawa ng isang graph ng Tof Range

Ngayon alam natin na gumagana ang tof, bakit ito mabuti? Bakit gagamitin ito? Para saan sila mabuti? Huwag mag -alala, maraming mga pakinabang sa paggamit ng isang sensor ng TOF, ngunit siyempre mayroong ilang mga limitasyon.

3. Ang mga pakinabang ng paggamit ng mga sensor ng oras-ng-flight

Tumpak at mabilis na pagsukat

Kumpara sa iba pang mga sensor ng distansya tulad ng ultrasound o laser, ang mga sensor ng oras-ng-flight ay maaaring magsulat ng isang 3D na imahe ng isang eksena nang napakabilis. Halimbawa, ang isang TOF camera ay maaaring gawin ito ng isang beses lamang. Hindi lamang iyon, ang sensor ng TOF ay nakakakita ng mga bagay nang tumpak sa isang maikling panahon at hindi apektado ng kahalumigmigan, presyon ng hangin at temperatura, na ginagawang angkop para sa parehong panloob at panlabas na paggamit.

malayo ang distansya

Dahil ang mga sensor ng TOF ay gumagamit ng mga laser, may kakayahan din silang masukat ang mga malalayong distansya at saklaw na may mataas na kawastuhan. Ang mga sensor ng TOF ay nababaluktot dahil nagagawa nilang makita ang malapit at malayong mga bagay ng lahat ng mga hugis at sukat.

Nababaluktot din ito sa kamalayan na magagawa mong ipasadya ang mga optika ng system para sa pinakamainam na pagganap, kung saan maaari mong piliin ang mga uri ng transmiter at tatanggap upang makuha ang nais na larangan ng pagtingin.

Kaligtasan

Nag -aalala na ang laser mula saTofMasasaktan ng sensor ang iyong mga mata? Huwag kang magalala! Maraming mga sensor ng TOF ang gumagamit ngayon ng isang mababang-lakas na infrared laser bilang ilaw na mapagkukunan at hinimok ito ng mga modulated pulses. Natugunan ng sensor ang mga pamantayan sa kaligtasan ng Laser ng Class 1 upang matiyak na ligtas ito sa mata ng tao.

epektibo ang gastos

Kung ikukumpara sa iba pang mga teknolohiya ng pag -scan ng lalim ng 3D tulad ng mga nakabalangkas na light camera system o laser rangefinders, ang mga sensor ng TOF ay mas mura kumpara sa kanila.

Sa kabila ng lahat ng mga limitasyong ito, ang TOF ay maaasahan pa rin at isang napakabilis na paraan ng pagkuha ng impormasyon sa 3D.

4. Mga Limitasyon ng Tof

Bagaman maraming mga benepisyo ang TOF, mayroon din itong mga limitasyon. Ang ilan sa mga limitasyon ng TOF ay kinabibilangan ng:

• Nakakalat na ilaw

Kung ang napakaliwanag na mga ibabaw ay napakalapit sa iyong sensor ng TOF, maaari silang magkalat ng labis na ilaw sa iyong tatanggap at lumikha ng mga artifact at hindi ginustong mga pagmuni -muni, dahil ang iyong sensor ng TOF ay kailangan lamang na ipakita ang ilaw sa sandaling handa na ang pagsukat.

• Maramihang mga pagmumuni -muni

Kapag gumagamit ng mga sensor ng TOF sa mga sulok at mga malukong hugis, maaari silang maging sanhi ng mga hindi kanais -nais na pagmuni -muni, dahil ang ilaw ay maaaring mag -bounce off ng maraming beses, na nag -distort sa pagsukat.

• Ambient light

Ang paggamit ng TOF camera sa labas sa maliwanag na sikat ng araw ay maaaring gawing mahirap ang panlabas na paggamit. Ito ay dahil sa mataas na intensity ng sikat ng araw na nagiging sanhi ng mabilis na saturate ng sensor, na imposible na makita ang aktwal na ilaw na makikita mula sa bagay.

• Ang konklusyon

Tof sensor atLens ng tofmaaaring magamit sa iba't ibang mga aplikasyon. Mula sa pagma-map ng 3D, pang-industriya na automation, pagtuklas ng balakid, mga kotse na nagmamaneho sa sarili, agrikultura, robotics, panloob na nabigasyon, pagkilala sa kilos, pag-scan ng object, pagsukat, pagsubaybay sa pinalaki na katotohanan! Ang mga aplikasyon ng teknolohiya ng TOF ay walang katapusang.

Maaari kang makipag -ugnay sa amin para sa anumang mga pangangailangan ng mga lente ng tof.

Ang Chuang isang optoelectronics ay nakatuon sa mataas na kahulugan ng optical lens upang lumikha ng isang perpektong visual brand

Ang Chuang isang optoelectronics ay gumawa na ngayon ng iba't ibangMga lente ng toftulad ng:

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