1. Unsa ang time-of-flight (ToF) sensor?

Unsa ang time-of-flight camera? Ang camera ba ang nagkuha sa paglupad sa eroplano? May kalabotan ba kini sa mga eroplano o mga eroplano? Aw, layo ra gyud diay ni!

Ang ToF usa ka sukod sa oras nga gikinahanglan sa usa ka butang, partikulo o balud sa pagbiyahe sa usa ka distansya. Nahibal-an ba nimo nga ang sonar system sa usa ka kabog molihok? Ang time-of-flight system parehas ra!

Daghang klase sa time-of-flight sensors, apan kadaghanan mga time-of-flight camera ug laser scanners, nga naggamit og teknolohiya nga gitawag og lidar (light detection ug ranging) aron masukod ang giladmon sa nagkalain-laing mga punto sa usa ka imahe pinaagi sa pagpasiga niini gamit ang infrared light.

Ang datos nga namugna ug nakuha gamit ang ToF sensors mapuslanon kaayo tungod kay makahatag kini og pedestrian detection, user authentication base sa facial features, environment mapping gamit ang SLAM (simultaneous localization and mapping) algorithms, ug uban pa.

Kini nga sistema kay kaylap nga gigamit sa mga robot, mga self-driving nga sakyanan, ug bisan karon sa imong mobile device. Pananglitan, kon mogamit ka og Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ, ug uban pa, ang imong telepono adunay ToF camera!

Usa ka ToF nga kamera

2. Giunsa paggana ang time-of-flight sensor?

Karon, gusto namong mohatag og mubo nga pasiuna kon unsa ang time-of-flight sensor ug kon giunsa kini pagtrabaho.

Ngadto sa FAng mga sensor mogamit ug gagmay nga mga laser aron mopagawas ug infrared nga kahayag, diin ang resulta nga kahayag mo-bounce sa bisan unsang butang ug mobalik sa sensor. Base sa kalainan sa oras tali sa pagpagawas sa kahayag ug sa pagbalik sa sensor human kini ma-reflect sa butang, ang sensor makasukod sa distansya tali sa butang ug sa sensor.

Karon, atong tukion ang 2 ka paagi kon giunsa paggamit sa ToF ang travel time aron mahibal-an ang distansya ug giladmon: gamit ang timing pulses, ug gamit ang phase shifting sa amplitude modulated waves.

Gamita ang mga oras nga pulso

Pananglitan, kini molihok pinaagi sa pagdan-ag sa usa ka target gamit ang laser, dayon pagsukod sa nabanaag nga kahayag gamit ang scanner, ug dayon gamiton ang katulin sa kahayag aron ma-extrapolate ang distansya sa butang aron tukma nga makalkulo ang distansya nga gibiyahe. Dugang pa, ang kalainan sa oras sa pagbalik sa laser ug wavelength gigamit dayon aron makahimo og tukma nga digital 3D nga representasyon ug mga bahin sa ibabaw sa target, ug biswal nga ma-mapa ang indibidwal nga mga bahin niini.

Sama sa imong makita sa ibabaw, ang kahayag sa laser gipalong ug dayon gipabalik sa butang ngadto sa sensor. Uban sa oras sa pagbalik sa laser, ang mga ToF camera makasukod sa tukmang mga distansya sa mubo nga panahon tungod sa katulin sa pagbiyahe sa kahayag. (Ang ToF nag-convert sa distansya) Kini ang pormula nga gigamit sa usa ka analista aron makaabot sa eksaktong distansya sa usa ka butang:

(katulin sa kahayag x oras sa paglupad) / 2

Ang ToF nag-convert ngadto sa distansya

Sama sa imong makita, ang timer magsugod samtang ang suga napalong, ug kung ang receiver makadawat sa return light, ang timer mobalik sa oras. Kung i-reduce kaduha, ang "time of flight" sa kahayag makuha, ug ang speed sa kahayag kanunay, busa ang distansya dali nga makalkulo gamit ang pormula sa ibabaw. Niining paagiha, ang tanang punto sa ibabaw sa butang matino.

Gamita ang phase shift sa AM wave

Sunod, angNgadto sa Fmahimo usab nga mogamit ug padayon nga mga balud aron mahibal-an ang pagbalhin sa hugna sa nabanaag nga kahayag aron mahibal-an ang giladmon ug distansya.

Pagbalhin sa hugna gamit ang AM wave

Pinaagi sa pag-modulate sa amplitude, kini makamugna og sinusoidal nga tinubdan sa kahayag nga adunay nailhan nga frequency, nga nagtugot sa detector sa pagtino sa phase shift sa repleksyon sa kahayag gamit ang mosunod nga pormula:

diin ang c mao ang katulin sa kahayag (c = 3 × 10^8 m/s), ang λ mao ang wavelength (λ = 15 m), ug ang f mao ang frequency, ang matag punto sa sensor dali ra makalkulo sa giladmon.

Kining tanan nga mga butang mahitabo nga paspas kaayo samtang kita nagtrabaho sa katulin sa kahayag. Mahanduraw ba nimo ang katukma ug katulin nga mahimo sa mga sensor sa pagsukod? Tugoti ako nga maghatag usa ka pananglitan, ang kahayag mobiyahe sa katulin nga 300,000 kilometros matag segundo, kung ang usa ka butang 5m ang gilay-on gikan kanimo, ang kalainan sa oras tali sa kahayag nga mobiya sa camera ug mobalik mga 33 nanoseconds, nga katumbas lamang sa 0.000000033 segundos! Wow! Dili lang kana, ang nakuha nga datos maghatag kanimo usa ka tukma nga 3D digital nga representasyon alang sa matag pixel sa imahe.

Bisan unsa pa ang prinsipyo nga gigamit, ang paghatag og tinubdan sa kahayag nga modan-ag sa tibuok talan-awon nagtugot sa sensor sa pagtino sa giladmon sa tanang punto. Ang ingon nga resulta mohatag kanimo og mapa sa distansya diin ang matag pixel nag-encode sa distansya ngadto sa katugbang nga punto sa talan-awon. Ang mosunod usa ka ehemplo sa usa ka ToF range graph:

Usa ka ehemplo sa usa ka ToF range graph

Karon nga nahibal-an na nato nga mogana ang ToF, nganong maayo man kini? Ngano nga gamiton kini? Unsa may mga gamit niini? Ayaw kabalaka, daghang bentaha ang paggamit og ToF sensor, apan siyempre adunay pipila ka mga limitasyon.

3. Ang mga benepisyo sa paggamit sa mga sensor sa oras sa paglupad

Tukma ug paspas nga pagsukod

Kon itandi sa ubang mga distance sensor sama sa ultrasound o laser, ang mga time-of-flight sensor dali ra kaayong makahimo og 3D nga imahe sa usa ka talan-awon. Pananglitan, ang usa ka ToF camera makahimo niini kausa ra. Dili lang kana, ang ToF sensor makahimo sa pag-detect sa mga butang nga tukma sa mubo nga panahon ug dili maapektuhan sa humidity, presyur sa hangin ug temperatura, nga naghimo niini nga angay alang sa paggamit sa sulod ug gawas sa balay.

layo nga distansya

Tungod kay ang mga ToF sensor naggamit og mga laser, kini makahimo usab sa pagsukod sa lagyong mga distansya ug mga sakup nga adunay taas nga katukma. Ang mga ToF sensor flexible tungod kay kini makahimo sa pag-detect sa duol ug lagyong mga butang sa tanang porma ug gidak-on.

Kini usab flexible sa diwa nga mahimo nimong ipasibo ang optika sa sistema alang sa labing maayo nga performance, diin mahimo nimong pilion ang mga tipo sa transmitter ug receiver ug mga lente aron makuha ang gitinguha nga field of view.

Kaluwasan

Nabalaka nga ang laser gikan saNgadto sa FMakadaot ba sa imong mga mata ang sensor? ayaw kabalaka! Daghang ToF sensor karon ang naggamit og low-power infrared laser isip tinubdan sa kahayag ug gipadagan kini gamit ang modulated pulses. Ang sensor nakab-ot ang Class 1 laser safety standards aron masiguro nga luwas kini sa mata sa tawo.

epektibo sa gasto

Kon itandi sa ubang 3D depth range scanning technologies sama sa structured light camera systems o laser rangefinders, ang ToF sensors mas barato kon itandi niini.

Bisan pa niining tanan nga mga limitasyon, ang ToF kasaligan gihapon kaayo ug usa ka paspas kaayo nga pamaagi sa pagkuha og 3D nga impormasyon.

4. Mga Limitasyon sa ToF

Bisan tuod ang ToF adunay daghang mga benepisyo, aduna usab kini mga limitasyon. Ang pipila sa mga limitasyon sa ToF naglakip sa:

• Nagkatibulaag nga kahayag

Kon ang hayag kaayo nga mga nawong duol ra kaayo sa imong ToF sensor, posible nga daghan kaayo ang kahayag nga ilang ikasabwag ngadto sa imong receiver ug makamugna og mga artifact ug dili gusto nga mga repleksyon, tungod kay ang imong ToF sensor kinahanglan ra nga mo-reflect sa kahayag kung andam na ang pagsukod.

• Daghang mga repleksyon

Kon mogamit og ToF sensors sa mga kanto ug mga concave nga porma, mahimo kini nga hinungdan sa dili gusto nga mga repleksyon, tungod kay ang kahayag mahimong mo-bounce sa daghang beses, nga makadaot sa sukod.

• Kahayag sa palibot

Ang paggamit sa ToF camera sa gawas ubos sa hayag nga silaw sa adlaw mahimong makapalisod sa paggamit niini sa gawas. Kini tungod sa kusog nga kainit sa adlaw nga hinungdan sa dali nga pagkapuno sa mga pixel sa sensor, nga naghimo niini nga imposible nga makita ang aktuwal nga kahayag nga gi-reflect gikan sa butang.

• Ang konklusyon

Mga sensor sa ToF ugToF nga lentemagamit sa lain-laing mga aplikasyon. Gikan sa 3D Mapping, Industrial Automation, Obstacle Detection, Self-Driving Cars, Agrikultura, Robotics, Indoor Navigation, Gesture Recognition, Object Scanning, Measurements, Surveillance hangtod sa Augmented Reality! Walay kinutuban ang mga aplikasyon sa teknolohiya sa ToF.

Mahimo ka nga mokontak kanamo alang sa bisan unsang panginahanglan sa mga lente sa ToF.

Ang Chuang An Optoelectronics nagpunting sa mga high-definition optical lenses aron makamugna og perpekto nga visual brand

Ang Chuang An Optoelectronics karon nakahimo na og lain-laing mgaMga lente sa TOFsama sa:

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