1. Parvoz vaqti (ToF) sensori nima?

Parvoz vaqtini aniqlovchi kamera nima? Samolyotning parvozini suratga oluvchi kamerami? Buning samolyotlar yoki samolyotlar bilan aloqasi bormi? Aslida, bu juda uzoq!

ToF - bu obyekt, zarracha yoki to'lqinning masofani bosib o'tish uchun sarflanadigan vaqt o'lchovidir. Ko'rshapalakning sonar tizimi ishlashini bilasizmi? Parvoz vaqti tizimi ham shunga o'xshash!

Parvoz vaqtini o'lchaydigan sensorlarning ko'p turlari mavjud, ammo ularning aksariyati parvoz vaqtini o'lchaydigan kameralar va lazer skanerlari bo'lib, ular tasvirdagi turli nuqtalarning chuqurligini infraqizil nur bilan yoritib o'lchash uchun lidar (yorug'likni aniqlash va masofani o'lchash) deb nomlangan texnologiyadan foydalanadilar.

ToF sensorlari yordamida yaratilgan va olingan ma'lumotlar juda foydali, chunki u piyodalarni aniqlash, yuz xususiyatlariga asoslangan foydalanuvchi autentifikatsiyasi, SLAM (bir vaqtning o'zida lokalizatsiya va xaritalash) algoritmlari yordamida atrof-muhit xaritasini tuzish va boshqa ko'p narsalarni ta'minlaydi.

Bu tizim aslida robotlarda, o'zini o'zi boshqaradigan avtomobillarda va hatto hozirda mobil qurilmangizda keng qo'llaniladi. Masalan, agar siz Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ va boshqalardan foydalanayotgan bo'lsangiz, telefoningizda ToF kamerasi mavjud!

ToF kamerasi

2. Parvoz vaqti sensori qanday ishlaydi?

Endi biz parvoz vaqtini o'lchaydigan sensor nima va u qanday ishlashi haqida qisqacha ma'lumot bermoqchimiz.

ToFSensorlar infraqizil yorug'lik chiqarish uchun mayda lazerlardan foydalanadilar, bunda hosil bo'lgan yorug'lik har qanday obyektdan aks etadi va sensorga qaytadi. Yorug'likning chiqishi va obyekt tomonidan aks ettirilgandan keyin sensorga qaytish o'rtasidagi vaqt farqiga asoslanib, sensor obyekt va sensor orasidagi masofani o'lchashi mumkin.

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

Vaqtinchalik impulslardan foydalaning

Masalan, u nishonni lazer bilan yoritish, keyin skaner yordamida aks ettirilgan yorug'likni o'lchash va keyin yorug'lik tezligidan foydalanib, ob'ektning masofasini ekstrapolyatsiya qilish orqali bosib o'tilgan masofani aniq hisoblash orqali ishlaydi. Bundan tashqari, lazerning qaytish vaqti va to'lqin uzunligidagi farq nishonning aniq raqamli 3D tasvirini va sirt xususiyatlarini yaratish va uning individual xususiyatlarini vizual ravishda xaritalash uchun ishlatiladi.

Yuqorida ko'rib turganingizdek, lazer nuri otilib chiqadi va keyin obyektdan sensorga qaytariladi. Lazerning qaytish vaqti bilan ToF kameralari yorug'likning harakatlanish tezligini hisobga olgan holda qisqa vaqt ichida aniq masofalarni o'lchashga qodir. (ToF masofaga aylanadi) Bu tahlilchi obyektning aniq masofasiga erishish uchun foydalanadigan formula:

(yorug'lik tezligi x parvoz vaqti) / 2

ToF masofaga o'zgartiradi

Ko'rib turganingizdek, taymer chiroq o'chirilgan paytda ishga tushadi va qabul qilgich qaytish chiroqini qabul qilganda, taymer vaqtni qaytaradi. Ikki marta ayirishda yorug'likning "uchish vaqti" olinadi va yorug'lik tezligi doimiy bo'ladi, shuning uchun masofani yuqoridagi formuladan foydalanib osongina hisoblash mumkin. Shu tarzda, ob'ekt yuzasidagi barcha nuqtalarni aniqlash mumkin.

AM to'lqinining fazaviy siljishini ishlating

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

AM to'lqini yordamida fazaviy siljish

Amplitudani modulyatsiya qilish orqali u ma'lum chastotaga ega sinusoidal yorug'lik manbasini yaratadi, bu esa detektorga quyidagi formuladan foydalanib aks ettirilgan yorug'likning fazaviy siljishini aniqlash imkonini beradi:

bu yerda c yorug'lik tezligi (c = 3 × 10^8 m/s), λ to'lqin uzunligi (λ = 15 m) va f chastota bo'lib, sensordagi har bir nuqtani osongina chuqur hisoblash mumkin.

Bularning barchasi yorug'lik tezligida ishlaganimizda juda tez sodir bo'ladi. Sensorlar qanchalik aniqlik va tezlik bilan o'lchay olishini tasavvur qila olasizmi? Bir misol keltiray, yorug'lik sekundiga 300 000 kilometr tezlikda harakatlanadi, agar biror narsa sizdan 5 metr uzoqlikda bo'lsa, yorug'lik kameradan chiqib ketishi va qaytishi orasidagi vaqt farqi taxminan 33 nanosekundni tashkil etadi, bu atigi 0,000000033 sekundga teng! Voy! Bundan tashqari, olingan ma'lumotlar sizga tasvirdagi har bir piksel uchun aniq 3D raqamli tasvirni beradi.

Qo'llaniladigan printsipdan qat'i nazar, butun sahnani yoritadigan yorug'lik manbasini taqdim etish sensorga barcha nuqtalarning chuqurligini aniqlash imkonini beradi. Bunday natija sizga har bir piksel sahnadagi mos keladigan nuqtagacha bo'lgan masofani kodlaydigan masofa xaritasini beradi. Quyida ToF diapazoni grafigining namunasi keltirilgan:

ToF diapazoni grafigiga misol

Endi ToF ishlashini bilganimizdan so'ng, nima uchun u yaxshi? Nima uchun undan foydalanish kerak? Ular nima uchun foydali? Xavotir olmang, ToF sensoridan foydalanishning ko'plab afzalliklari bor, lekin, albatta, ba'zi cheklovlar mavjud.

3. Parvoz vaqtini o'lchaydigan sensorlardan foydalanishning afzalliklari

Aniq va tezkor o'lchov

Ultratovush yoki lazer kabi boshqa masofa sensorlari bilan solishtirganda, parvoz vaqtini o'lchaydigan sensorlar sahnaning 3D tasvirini juda tez yaratishga qodir. Masalan, ToF kamerasi buni faqat bir marta amalga oshirishi mumkin. Bundan tashqari, ToF sensori ob'ektlarni qisqa vaqt ichida aniq aniqlay oladi va namlik, havo bosimi va harorat ta'sirida bo'lmaydi, bu esa uni ham ichki, ham tashqi foydalanish uchun mos qiladi.

uzoq masofa

ToF sensorlari lazerlardan foydalanganligi sababli, ular uzoq masofalar va masofalarni yuqori aniqlikda o'lchashga ham qodir. ToF sensorlari moslashuvchan, chunki ular har qanday shakl va o'lchamdagi yaqin va uzoq obyektlarni aniqlay oladi.

Bu shuningdek, optimal ishlash uchun tizim optikasini sozlash imkoniyatiga ega bo'lganingiz ma'nosida moslashuvchan bo'lib, bu yerda kerakli ko'rish maydonini olish uchun uzatuvchi va qabul qilgich turlarini hamda linzalarni tanlashingiz mumkin.

Xavfsizlik

Lazerdan xavotirda edimToFSensor ko'zingizga zarar yetkazadimi? 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 xavfsizligini ta'minlash uchun 1-sinf lazer xavfsizlik standartlariga javob beradi.

tejamkor

Strukturalangan yorug'lik kamerasi tizimlari yoki lazer masofa o'lchagichlari kabi boshqa 3D chuqurlik diapazonini skanerlash texnologiyalari bilan taqqoslaganda, ToF sensorlari ularga qaraganda ancha arzon.

Ushbu cheklovlarga qaramay, ToF hali ham juda ishonchli va 3D ma'lumotlarni olishning juda tezkor usuli hisoblanadi.

4. ToF cheklovlari

ToF ko'plab afzalliklarga ega bo'lsa-da, uning cheklovlari ham mavjud. ToFning ba'zi cheklovlari quyidagilarni o'z ichiga oladi:

• Tarqalgan yorug'lik

Agar juda yorqin yuzalar ToF sensoringizga juda yaqin bo'lsa, ular qabul qilgichingizga juda ko'p yorug'lik sochishi va artefaktlar va kiruvchi aks ettirishlarni yaratishi mumkin, chunki ToF sensoringiz faqat o'lchov tayyor bo'lgandan keyingina yorug'likni aks ettirishi kerak.

• Bir nechta aks ettirishlar

Burchaklar va botiq shakllarda ToF sensorlaridan foydalanganda, ular kiruvchi aks ettirishlarga olib kelishi mumkin, chunki yorug'lik bir necha marta aks etishi va o'lchovni buzishi mumkin.

• Atrof-muhit yorug'ligi

ToF kamerasini ochiq havoda yorqin quyosh nuri ostida ishlatish ochiq havoda foydalanishni qiyinlashtirishi mumkin. Buning sababi, quyosh nurining yuqori intensivligi sensor piksellarining tezda to'yinganligiga olib keladi va bu obyektdan aks etgan haqiqiy yorug'likni aniqlashni imkonsiz qiladi.

• Xulosa

ToF sensorlari vaToF linzalariturli xil ilovalarda qo'llanilishi mumkin. 3D xaritalash, sanoat avtomatlashtirish, to'siqlarni aniqlash, o'zini o'zi boshqaradigan avtomobillar, qishloq xo'jaligi, robototexnika, bino ichida navigatsiya, imo-ishoralarni aniqlash, obyektlarni skanerlash, o'lchovlar, kuzatuvdan tortib kengaytirilgan reallikgacha! ToF texnologiyasining qo'llanilishi cheksizdir.

ToF linzalari bo'yicha har qanday ehtiyojlaringiz uchun biz bilan bog'lanishingiz mumkin.

Chuang An Optoelectronics mukammal vizual brend yaratish uchun yuqori aniqlikdagi optik linzalarga e'tibor qaratadi

Chuang An Optoelektronika endi turli xil mahsulotlarni 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