1. Що таке датчик часу польоту (TOF)?

Що таке камера часу польоту? Це камера, яка фіксує політ літака? Чи має це щось спільне з літаками чи літаками? Ну, це насправді довгий шлях!

TOF - це міра часу, необхідного для того, щоб об'єкт, частинка або хвиля проїхали на відстань. Чи знали ви, що працює сонарна система кажана? Система часу польоту схожа!

Існує багато видів датчиків часу польоту, але більшість-це камери часу та лазерні сканери, які використовують технологію під назвою LIDAR (виявлення світла та діапазону) для вимірювання глибини різних точок на зображенні, просвічуючи з інфрачервоним світлом.

Дані, отримані та захоплені за допомогою датчиків TOF, дуже корисні, оскільки вони можуть забезпечити виявлення пішоходів, аутентифікацію користувача на основі функцій обличчя, картографування середовища за допомогою алгоритмів SLAM (одночасної локалізації та картографування) тощо.

Ця система насправді широко використовується в роботах, самостійних автомобілях і навіть зараз ваш мобільний пристрій. Наприклад, якщо ви використовуєте Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ тощо, ваш телефон має камеру TOF!

Камера TOF

2. Як працює датчик часу польоту?

Тепер ми хотіли б коротко ввести те, що таке датчик часу польоту та як він працює.

ТофДатчики використовують крихітні лазери для випромінювання інфрачервоного світла, де отримане світло відскакує від будь -якого предмета і повертається до датчика. Виходячи з різниці у часі між випромінюванням світла та поверненням до датчика після відбиття об'єкта, датчик може виміряти відстань між об'єктом і датчиком.

Сьогодні ми вивчимо 2 способи, як TOF використовує час подорожі для визначення відстані та глибини: використання імпульсів часу та використання фазового зміщення амплітудних модульованих хвиль.

Використовуйте приурочені імпульси

Наприклад, він працює шляхом висвітлення цілі лазером, потім вимірюючи відбите світло зі сканером, а потім використовуючи швидкість світла для екстраполяції відстані об'єкта, щоб точно обчислити прохідну відстань. Крім того, різниця в часі лазерного повернення та довжини хвилі потім використовується для створення точного цифрового 3D -представлення та поверхневих ознак цілі та візуально відображає його індивідуальні особливості.

Як ви бачите вище, лазерне світло вистрілюється, а потім відскакує від об'єкта назад до датчика. З часом повернення лазера камери TOF здатні виміряти точні відстані за короткий проміжок часу, враховуючи швидкість подорожі світла. (TOF перетворюється на відстань) Це формула, яку аналітик використовує для досягнення точної відстані об'єкта:

(швидкість світла x час польоту) / 2

TOF перетворюється на відстань

Як бачите, таймер почнеться під час вимкнення світла, а коли приймач отримає зворотне світло, таймер поверне час. При відніманні двічі отримується «час польоту» світла, а швидкість світла є постійною, тому відстань можна легко обчислити за допомогою формули вище. Таким чином можна визначити всі точки на поверхні об'єкта.

Використовуйте фазовий зсув хвилі AM

Далі,ТофТакож може використовувати безперервні хвилі для виявлення фазового зсуву відбитого світла для визначення глибини та відстані.

Фазовий зсув за допомогою AM Wave

Модулюючи амплітуду, він створює синусоїдальне джерело світла з відомою частотою, що дозволяє детектору визначити фазовий зсув відбитого світла, використовуючи наступну формулу:

Якщо C - швидкість світла (C = 3 × 10^8 м/с), λ - довжина хвилі (λ = 15 м), а F - частота, кожна точка на датчику може бути легко обчислена глибиною.

Усі ці речі трапляються дуже швидко, коли ми працюємо зі швидкістю світла. Чи можете ви уявити точність і швидкість, з якими датчики здатні виміряти? Дозвольте навести приклад, світло рухається зі швидкістю 300 000 кілометрів в секунду, якщо об’єкт знаходиться в 5 м від вас, різниця в часі між світлом, що залишає камеру, і поверненням становить приблизно 33 наносекунди, що еквівалентно лише 0,000000033 секунд! Вау! Не кажучи вже про захоплені дані дадуть вам точне 3D -цифрове представлення для кожного пікселя на зображенні.

Незалежно від використовуваного принципу, що забезпечує джерело світла, яке висвітлює всю сцену, дозволяє датчику визначати глибину всіх точок. Такий результат дає вам карту відстані, де кожен піксель кодує відстань до відповідної точки сцени. Далі - приклад графіку діапазону TOF:

Приклад графіку діапазону TOF

Тепер, коли ми знаємо, що TOF працює, чому це добре? Навіщо ним користуватися? Для чого вони хороші? Не хвилюйтеся, є багато переваг використання датчика TOF, але, звичайно, є деякі обмеження.

3. Переваги використання датчиків часу польоту

Точне та швидке вимірювання

Порівняно з іншими датчиками відстані, такими як УЗД або лазери, датчики часу польоту здатні дуже швидко скласти 3D-зображення сцени. Наприклад, камера TOF може робити це лише один раз. Мало того, датчик TOF здатний точно виявляти об'єкти за короткий час і не впливає на вологість, тиск повітря та температура, що робить його придатним як для внутрішнього, так і для зовнішнього використання.

на великій відстані

Оскільки датчики TOF використовують лазери, вони також здатні вимірювати великі відстані та діапазони з високою точністю. Датчики TOF гнучкі, оскільки вони здатні виявляти поблизу та далеко об'єкти всіх форм і розмірів.

Він також гнучкий у тому сенсі, що ви зможете налаштувати оптику системи для оптимальної продуктивності, де ви можете вибрати типи та лінзи передавача та приймачі, щоб отримати бажане поле зору.

Безпека

Переживає, що лазер зТофДатчик зашкодить вашим очам? Не хвилюйся! Багато датчиків TOF тепер використовують інфрачервоний лазер з низькою потужністю як джерело світла і керують його модульованими імпульсами. Датчик відповідає стандартам лазерної безпеки класу 1, щоб переконатися, що він безпечний для людського ока.

економічно ефективний

Порівняно з іншими технологіями сканування діапазону 3D -глибини, такими як структуровані системи світлових камер або лазерні діапазони, датчики TOF значно дешевші порівняно з ними.

Незважаючи на всі ці обмеження, TOF все ще дуже надійний і дуже швидкий метод зйомки 3D -інформації.

4. Обмеження TOF

Хоча TOF має багато переваг, він також має обмеження. Деякі обмеження TOF включають:

• Розкидане світло

Якщо дуже яскраві поверхні дуже близькі до вашого датчика TOF, вони можуть розсіювати занадто багато світла у ваш приймач і створювати артефакти та небажані відбиття, оскільки ваш датчик TOF повинен відбити світло лише після готового вимірювання.

• Багаторазові роздуми

Використовуючи датчики TOF на кутах та увігнуті форми, вони можуть викликати небажані відбиття, оскільки світло може відскакувати кілька разів, спотворюючи вимірювання.

• Навколишнє світло

Використання камери TOF на відкритому повітрі при яскравому сонячному світлі може ускладнити використання на відкритому повітрі. Це пов’язано з високою інтенсивністю сонячного світла, що спричиняє швидко насичення пікселів датчика, що унеможливлює виявлення фактичного світла, відбитого від об'єкта.

• Висновок

Датчики TOF іОб'єктив TOFможе використовуватися в різних додатках. Від 3D-картографування, промислової автоматизації, виявлення перешкод, автомобілів, що керують самостійно, сільського господарства, робототехніки, в приміщенні, розпізнавання жестів, сканування об'єктів, вимірювання, спостереження до розширеної реальності! Застосування технології TOF нескінченні.

Ви можете зв’язатися з нами для будь -яких потреб лінз TOF.

Chuang Оптоелектроніка фокусується на оптичних лінзах високої чіткості, щоб створити ідеальний візуальний бренд

Чуанг оптоелектроніка тепер створила різноманітніЛінзи TOFнаприклад:

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