1. Parvoz vaqti (ToF) sensori nima?

Parvoz vaqti kamerasi nima? Samolyot parvozini suratga oladigan kamerami? Samolyotlar yoki samolyotlar bilan aloqasi bormi? Axir, bu juda uzoqda!

ToF - bu ob'ekt, zarracha yoki to'lqinning masofani bosib o'tishi uchun zarur bo'lgan vaqt o'lchovidir. Ko'rshapalaklar sonar tizimi ishlashini bilasizmi? Parvoz vaqti tizimi shunga o'xshash!

Parvoz vaqti sensorlarining ko'p turlari mavjud, biroq ularning aksariyati parvoz vaqti kameralari va lazer skanerlari bo'lib, ular tasvirning turli nuqtalarining chuqurligini porlash orqali o'lchash uchun lidar (yorug'likni aniqlash va diapazon) deb nomlangan texnologiyadan foydalanadi. infraqizil yorug'lik bilan.

ToF sensorlari yordamida yaratilgan va olingan ma'lumotlar juda foydali, chunki u piyodalarni aniqlash, yuz xususiyatlariga asoslangan foydalanuvchi autentifikatsiyasi, SLAM (bir vaqtning o'zida mahalliylashtirish va xaritalash) algoritmlari yordamida atrof-muhitni xaritalash va boshqalarni ta'minlaydi.

Ushbu tizim aslida robotlarda, o'zini o'zi boshqaradigan mashinalarda va hatto hozir ham mobil qurilmangizda keng qo'llaniladi. Misol uchun, agar siz Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ va boshqalardan foydalansangiz, telefoningizda ToF kamerasi bor!

ToF kamerasi

2. Parvoz vaqti sensori qanday ishlaydi?

Endi biz parvoz vaqti sensori nima va u qanday ishlashi haqida qisqacha ma'lumot bermoqchimiz.

ToFdatchiklar infraqizil nurni chiqarish uchun kichik lazerlardan foydalanadi, bunda hosil bo'lgan yorug'lik har qanday ob'ektdan sakrab o'tib, sensorga qaytadi. Yorug'lik emissiyasi va ob'ekt tomonidan aks ettirilgandan keyin sensorga qaytish o'rtasidagi vaqt farqiga asoslanib, sensor ob'ekt va sensor o'rtasidagi masofani o'lchashi mumkin.

Bugun biz ToF masofa va chuqurlikni aniqlash uchun sayohat vaqtidan qanday foydalanishining 2 usulini ko'rib chiqamiz: vaqt pulslaridan foydalanish va amplituda modulyatsiyalangan to'lqinlarning fazali siljishidan foydalanish.

Vaqtli impulslardan foydalaning

Masalan, u nishonni lazer bilan yoritib, so‘ngra skaner yordamida aks ettirilgan yorug‘likni o‘lchab, keyin esa yorug‘lik tezligidan foydalanib, bosib o‘tgan masofani aniq hisoblash uchun ob’ektning masofasini ekstrapolyatsiya qiladi. Bundan tashqari, lazerni qaytarish vaqti va to'lqin uzunligidagi farq keyinchalik aniq raqamli 3D tasvirini va maqsadning sirt xususiyatlarini yaratish va uning individual xususiyatlarini vizual ravishda xaritalash uchun ishlatiladi.

Yuqorida ko'rib turganingizdek, lazer nuri o'chiriladi va keyin ob'ektni sensorga qaytaradi. Lazerni qaytarish vaqti bilan ToF kameralari yorug'lik tezligini hisobga olgan holda qisqa vaqt ichida aniq masofalarni o'lchashga qodir. (ToF masofaga o'zgartiradi) Bu tahlilchi ob'ektning aniq masofasiga erishish uchun foydalanadigan formuladir:

(yorug'lik tezligi x parvoz vaqti) / 2

ToF masofaga aylanadi

Ko'rib turganingizdek, taymer chiroq o'chirilgan paytda ishga tushadi va qabul qiluvchi orqaga qaytish chirog'ini qabul qilganda, taymer vaqtni qaytaradi. Ikki marta ayirish paytida yorug'likning "parvoz vaqti" olinadi va yorug'lik tezligi doimiydir, shuning uchun masofani yuqoridagi formuladan foydalanib osongina hisoblash mumkin. Shu tarzda ob'ekt yuzasidagi barcha nuqtalarni aniqlash mumkin.

AM to'lqinining fazali siljishidan foydalaning

Keyingi,ToFchuqurlik va masofani aniqlash uchun aks ettirilgan yorug'likning faza siljishini aniqlash uchun uzluksiz to'lqinlardan ham foydalanishi mumkin.

AM to'lqini yordamida fazani siljitish

Amplitudani modulyatsiya qilish orqali u ma'lum chastotali sinusoidal yorug'lik manbasini yaratadi, bu detektorga quyidagi formuladan foydalanib, aks ettirilgan yorug'likning fazaviy siljishini aniqlashga imkon beradi:

Bu erda c - yorug'lik tezligi (c = 3 × 10 ^ 8 m / s), l - to'lqin uzunligi (l = 15 m) va f - chastota, sensorning har bir nuqtasini chuqurlikda osongina hisoblash mumkin.

Bularning barchasi biz yorug'lik tezligida ishlaganimiz uchun juda tez sodir bo'ladi. Sensorlar qanday aniqlik va tezlikni o'lchashi mumkinligini tasavvur qila olasizmi? Bir misol keltiraman, yorug'lik sekundiga 300 000 kilometr tezlikda tarqaladi, agar ob'ekt sizdan 5 m uzoqlikda bo'lsa, yorug'likning kameradan chiqishi va qaytib kelishi o'rtasidagi vaqt farqi taxminan 33 nanosekundni tashkil qiladi, bu faqat 0,000000033 soniyaga teng! Voy-buy! Shuni ta'kidlash kerakki, olingan ma'lumotlar sizga tasvirdagi har bir piksel uchun aniq 3D raqamli tasvirni beradi.

Amaldagi printsipdan qat'i nazar, butun sahnani yorituvchi yorug'lik manbasini ta'minlash sensorga barcha nuqtalarning chuqurligini aniqlash imkonini beradi. Bunday natija sizga masofa xaritasini beradi, bu erda har bir piksel sahnadagi mos keladigan nuqtaga masofani kodlaydi. Quyida ToF diapazoni grafigiga misol keltirilgan:

ToF diapazoni grafigiga misol

Endi biz ToF ishlayotganini bilsak, nega bu yaxshi? Nima uchun undan foydalanish kerak? Ular nima uchun yaxshi? Xavotir olmang, ToF sensoridan foydalanishning ko'plab afzalliklari bor, lekin, albatta, ba'zi cheklovlar mavjud.

3. Parvoz vaqti sensorlaridan foydalanishning afzalliklari

Tez va aniq o'lchash

Ultratovush yoki lazer kabi boshqa masofa sensorlari bilan solishtirganda, parvoz vaqti sensorlari sahnaning 3D tasvirini juda tez yaratishga qodir. Masalan, ToF kamerasi buni faqat bir marta amalga oshirishi mumkin. Shu bilan birga, ToF sensori ob'ektlarni qisqa vaqt ichida aniq aniqlay oladi va namlik, havo bosimi va harorat ta'siriga tushmaydi, bu uni ichki va tashqi makonda foydalanish uchun mos qiladi.

uzoq masofa

ToF sensorlari lazerlardan foydalanganligi sababli, ular uzoq masofalar va diapazonlarni yuqori aniqlik bilan o'lchashga qodir. ToF sensorlari moslashuvchan, chunki ular har qanday shakl va o'lchamdagi yaqin va uzoq ob'ektlarni aniqlashga qodir.

Bundan tashqari, siz optimal ishlash uchun tizimning optikasini sozlashingiz mumkin bo'lgan ma'noda moslashuvchan, bu erda kerakli ko'rish maydonini olish uchun uzatuvchi va qabul qiluvchi turlarini va linzalarini tanlashingiz mumkin.

Xavfsizlik

Lazerdan xavotirdaToFSensor ko'zlaringizga zarar keltiradimi? Xavotir olmang! Ko'pgina ToF sensorlari endi yorug'lik manbai sifatida kam quvvatli infraqizil lazerdan foydalanadi va uni modulyatsiyalangan impulslar bilan boshqaradi. Sensor inson ko'zi uchun xavfsiz bo'lishini ta'minlash uchun 1-sinf lazer xavfsizligi standartlariga javob beradi.

iqtisodiy jihatdan samarali

Tuzilgan yorug'lik kameralari tizimlari yoki lazerli masofa o'lchagichlar kabi boshqa 3D chuqurlik diapazoni skanerlash texnologiyalari bilan solishtirganda, ToF sensorlari ularga nisbatan ancha arzon.

Bu barcha cheklovlarga qaramay, ToF hali ham juda ishonchli va 3D ma'lumotlarini olishning juda tez usuli hisoblanadi.

4. ToF cheklovlari

ToF juda ko'p afzalliklarga ega bo'lsa-da, u ham cheklovlarga ega. ToFning ba'zi cheklovlariga quyidagilar kiradi:

• Tarqalgan yorug'lik

Agar juda yorqin yuzalar ToF sensoringizga juda yaqin joylashgan boʻlsa, ular qabul qilgichingizga juda koʻp yorugʻlik sochishi va artefaktlar va keraksiz koʻzgularni yaratishi mumkin, chunki sizning ToF sensori oʻlchov tayyor boʻlgandan keyingina yorugʻlikni aks ettirishi kerak.

• Bir nechta aks ettirish

ToF sensorlarini burchaklar va konkav shakllarda ishlatganda, ular kiruvchi aks ettirishga olib kelishi mumkin, chunki yorug'lik bir necha marta o'chib, o'lchovni buzishi mumkin.

• Atrof yorug'lik

ToF kamerasidan ochiq havoda yorqin quyosh nurida foydalanish ochiq havoda foydalanishni qiyinlashtirishi mumkin. Bu quyosh nurlarining yuqori intensivligi tufayli sensor piksellari tezda to'yingan bo'lib, ob'ektdan aks ettirilgan haqiqiy yorug'likni aniqlab bo'lmaydi.

• Xulosa

ToF sensorlari vaToF linzalariturli ilovalarda foydalanish mumkin. 3D xaritalash, sanoat avtomatizatsiyasi, to‘siqlarni aniqlash, o‘zi boshqariladigan avtomobillar, qishloq xo‘jaligi, robototexnika, ichki navigatsiya, imo-ishoralarni aniqlash, ob’yektlarni skanerlash, o‘lchovlar, kuzatuvdan to kengaytirilgan haqiqatgacha! ToF texnologiyasining qo'llanilishi cheksizdir.

ToF linzalarining har qanday ehtiyojlari uchun biz bilan bog'lanishingiz mumkin.

Chuang An Optoelektronika mukammal vizual brendni yaratish uchun yuqori aniqlikdagi optik linzalarga e'tibor qaratadi

Chuang An Optoelektronika endi turli xil ishlab chiqardiTOF linzalarikabi:

CH3651A f3,6 mm F1,2 1/2 dyuym IR850nm

CH3651B f3,6 mm F1,2 1/2 dyuym IR940nm

CH3652A f3,3 mm F1,1 1/3 dyuym IR850nm

CH3652B f3,3 mm F1,1 1/3 dyuym IR940nm

CH3653A f3,9 mm F1,1 1/3 dyuym IR850nm

CH3653B f3,9 mm F1,1 1/3 dyuym IR940nm

CH3654A f5.0mm F1.1 1/3" IR850nm

CH3654B f5.0mm F1.1 1/3" IR940nm