1. Uçuş zamanı (TOF) sensörü nedir?

Uçak saati kamera nedir? Uçağın uçuşunu yakalayan kamera mı? Uçaklar veya uçaklarla bir ilgisi var mı? Aslında uzun bir yol!

TOF, bir nesne, parçacık veya dalganın bir mesafe kat etmesi için gereken sürenin bir ölçüsüdür. Bir yarasanın sonar sisteminin çalıştığını biliyor muydunuz? Uçuş zamanı sistemi benzer!

Birçok uçuş zamanı sensörü vardır, ancak çoğu uçuş süresi kameraları ve lazer tarayıcılarıdır, bu da bir görüntüdeki çeşitli noktaların derinliğini parlayarak ölçmek için LIDAR (ışık algılama ve aralık) adlı bir teknoloji kullanır. kızılötesi ışık ile.

TOF sensörleri kullanılarak oluşturulan ve yakalanan veriler, yaya algılama, yüz özelliklerine dayalı kullanıcı kimlik doğrulaması, SLAM (eşzamanlı lokalizasyon ve eşleme) algoritmaları ve daha fazlasını kullanarak ortam eşlemesi sağlayabileceğinden çok yararlıdır.

Bu sistem aslında robotlarda, kendi kendine giden arabalarda ve şimdi bile mobil cihazınızda yaygın olarak kullanılmaktadır. Örneğin, Huawei P30 Pro, OPPO RX17 Pro, LG G8 Thinq, vb. Kullanıyorsanız, telefonunuzda bir TOF kamera var!

Bir tof kamera

2. Uçak zamanı sensörü nasıl çalışır?

Şimdi, uçuş saati sensörünün ne olduğu ve nasıl çalıştığı konusunda kısa bir tanıtım yapmak istiyoruz.

TofSensörler, kızılötesi ışık yaymak için küçük lazerler kullanır, burada ortaya çıkan ışık herhangi bir nesneyi sıçrar ve sensöre geri döner. Nesne tarafından yansıtıldıktan sonra ışığın emisyonu ile sensöre dönüş arasındaki zaman farkına dayanarak, sensör nesne ve sensör arasındaki mesafeyi ölçebilir.

Bugün, TOF'un mesafe ve derinliği belirlemek için seyahat süresini nasıl kullanmanın 2 yolunu keşfedeceğiz: zamanlama darbelerini kullanmak ve genlik modüle edilmiş dalgaların faz kaymasını kullanarak.

Zamanlanmış darbeler kullanın

Örneğin, bir hedefi bir lazerle aydınlatarak, daha sonra yansıyan ışığı bir tarayıcı ile ölçerek ve daha sonra, nakledilen mesafeyi kesin olarak hesaplamak için nesnenin mesafesini tahmin etmek için ışık hızını kullanarak çalışır. Buna ek olarak, lazer dönüş süresi ve dalga boyundaki fark, hedefin doğru bir dijital 3D gösterimini ve yüzey özelliklerini yapmak ve bireysel özelliklerini görsel olarak haritalamak için kullanılır.

Yukarıda görebileceğiniz gibi, lazer ışığı ateşlenir ve sonra nesneyi sensöre geri döndürür. Lazer dönüş süresi ile TOF kameralar, ışık yolculuğu hızı göz önüne alındığında kısa bir süre içinde doğru mesafeleri ölçebilir. (TOF mesafeye dönüşür) Bu, bir analistin bir nesnenin tam mesafesine ulaşmak için kullandığı formüldür:

(ışık hızı x uçuş süresi) / 2

TOF mesafeye dönüşür

Gördüğünüz gibi, zamanlayıcı ışık kapalıyken başlar ve alıcı dönüş ışığını aldığında zamanlayıcı zamanı döndürür. İki kez çıkarılırken, ışığın “uçuş süresi” elde edilir ve ışık hızı sabittir, bu nedenle mesafe yukarıdaki formül kullanılarak kolayca hesaplanabilir. Bu şekilde, nesnenin yüzeyindeki tüm noktalar belirlenebilir.

AM dalgasının faz kaymasını kullanın

Sonra,TofDerinliği ve mesafeyi belirlemek için yansıtılan ışığın faz kaymasını tespit etmek için sürekli dalgalar da kullanabilir.

AM dalgası kullanarak faz kayması

Genliği modüle ederek, bilinen bir frekansa sahip sinüzoidal bir ışık kaynağı oluşturur ve dedektörün aşağıdaki formülü kullanarak yansıyan ışığın faz kaymasını belirlemesine izin verir:

C burada ışığın hızıdır (C = 3 × 10^8 m/s), λ bir dalga boyudur (λ = 15 m) ve F frekanstır, sensördeki her nokta derinlemesine kolayca hesaplanabilir.

Işık hızında çalışırken tüm bunlar çok hızlı olur. Sensörlerin ölçebileceği hassasiyet ve hızı hayal edebiliyor musunuz? Bir örnek vereyim, ışıkta 300.000 kilometre hızda seyahat eder, eğer bir nesne sizden 5m uzaklıktadır, kameradan ayrılan ve geri dönme arasındaki zaman farkı, sadece 0.000000033 saniyeye eşdeğer olan yaklaşık 33 nanosaniye! Vay! Bahsetmemek gerekirse, yakalanan veriler size görüntüdeki her piksel için doğru bir 3D dijital temsil verecektir.

Kullanılan prensipten bağımsız olarak, tüm sahneyi aydınlatan bir ışık kaynağı sağlamak, sensörün tüm noktaların derinliğini belirlemesine izin verir. Böyle bir sonuç, her pikselin sahnedeki karşılık gelen noktaya olan mesafeyi kodladığı bir mesafe haritası verir. Aşağıda bir TOF aralık grafiğinin bir örneğidir:

TOF menzil grafiğinin bir örneği

Artık TOF'un işe yaradığını bildiğimize göre neden iyi? Neden kullanıyorsun? Ne için iyiler? Endişelenmeyin, bir TOF sensörü kullanmanın birçok avantajı var, ancak elbette bazı sınırlamalar var.

3. Uçak zamanı sensörlerini kullanmanın faydaları

Doğru ve hızlı ölçüm

Ultrason veya lazerler gibi diğer mesafe sensörleriyle karşılaştırıldığında, uçuş zamanı sensörleri bir sahnenin 3D görüntüsünü çok hızlı bir şekilde oluşturabilir. Örneğin, bir TOF kamera bunu sadece bir kez yapabilir. Sadece bu değil, TOF sensörü nesneleri kısa sürede doğru bir şekilde tespit edebilir ve nem, hava basıncı ve sıcaklıktan etkilenmez, bu da hem iç hem de dış mekan kullanımına uygun hale getirir.

uzun mesafe

TOF sensörleri lazer kullandığından, uzun mesafeleri ve aralıkları yüksek doğrulukla ölçebilirler. TOF sensörleri esnektir, çünkü tüm şekil ve boyutların yakın ve uzak nesnelerini algılayabilirler.

Ayrıca, istenen görüş alanını elde etmek için vericiyi ve alıcı türlerini ve lenslerini seçebileceğiniz optimal performans için sistemin optiklerini özelleştirebilmeniz anlamında esnektir.

Emniyet

LazerinTofSensör gözlerinize zarar verecek mi? Merak etme! Birçok TOF sensörü artık ışık kaynağı olarak düşük güçlü bir kızılötesi lazer kullanıyor ve modüle edilmiş darbelerle sürüyor. Sensör, insan gözü için güvenli olduğundan emin olmak için Sınıf 1 lazer güvenlik standartlarını karşılar.

maliyet etkin

Yapılandırılmış hafif kamera sistemleri veya lazer menzil bulucuları gibi diğer 3D derinlik aralığı tarama teknolojilerine kıyasla, TOF sensörleri bunlara kıyasla çok daha ucuzdur.

Tüm bu sınırlamalara rağmen, TOF hala çok güvenilir ve 3D bilgileri yakalamak için çok hızlı bir yöntemdir.

4. TOF sınırlamaları

TOF'un birçok faydası olmasına rağmen, sınırlamaları da vardır. TOF'un bazı sınırlamaları şunları içerir:

• Dağınık ışık

Çok parlak yüzeyler TOF sensörünüze çok yakınsa, alıcınıza çok fazla ışık dağılabilir ve eserler ve istenmeyen yansımalar oluşturabilirler, çünkü TOF sensörünüzün sadece ölçüm hazır olduğunda ışığı yansıtması gerekir.

• Çoklu yansımalar

Köşeler ve içbükey şekillerde TOF sensörleri kullanırken, ışık birkaç kez sıçrayabileceğinden, ölçümü çarpıttığından istenmeyen yansımalara neden olabilirler.

• Ortam ışığı

TOF kamerayı açık havada parlak güneş ışığında kullanmak açık hava kullanımını zorlaştırabilir. Bunun nedeni, sensör piksellerinin hızlı bir şekilde doymasına neden olan güneş ışığının yüksek yoğunluğundan kaynaklanıyor, bu da nesneden yansıtılan gerçek ışığı tespit etmeyi imkansız hale getiriyor.

• Sonuç

TOF sensörleri veTOF lensçeşitli uygulamalarda kullanılabilir. 3D haritalama, endüstriyel otomasyon, engel tespiti, kendi kendine giden otomobiller, tarım, robotik, iç mekan navigasyonu, jest tanıma, nesne taraması, ölçümler, artırılmış gerçekliğe gözetim! TOF teknolojisinin uygulamaları sonsuzdur.

TOF lenslerin ihtiyaçları için bizimle iletişime geçebilirsiniz.

Chuang A Optoelectronics, mükemmel bir görsel marka oluşturmak için yüksek tanımlı optik lenslere odaklanır

Chuang Bir optoelektronik artık çeşitli üretti.TOF lensörneğin:

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