1. Chì ghjè un sensoru di tempu di volu (ToF) ?

Chì ghjè una camera di tempu di volu?Hè a camera chì cattura u volu di l'aviò ?Ci hè qualcosa à fà cù l'aviò o l'aviò ?Ebbè, hè veramente assai luntanu!

ToF hè una misura di u tempu chì ci vole à un ughjettu, particella o onda per viaghjà una distanza.Sapete chì u sistema sonar di un pipistrelu funziona ?U sistema di tempu di volu hè simile!

Ci sò parechji tippi di sensori di u tempu di volu, ma a maiò parte sò camere di u tempu di volu è scanners laser, chì utilizanu una tecnulugia chjamata lidar (deteczione di luce è variazione) per misurà a prufundità di parechji punti in una maghjina brillandu. cù luce infrarossa.

I dati generati è catturati cù i sensori ToF sò assai utili perchè ponu furnisce a rilevazione di i pedoni, l'autentificazione di l'utilizatori basati nantu à e caratteristiche faciale, a mappatura di l'ambiente utilizendu algoritmi SLAM (localizzazione è mappatura simultanea), è più.

Stu sistema hè in realtà largamente utilizatu in robots, vitture autoguidati, è ancu avà u vostru dispositivu mobile.Per esempiu, sè vo site cù Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ, etc., u vostru telefunu hà una camera ToF!

Una camera ToF

2. Cumu funziona u sensoru di u tempu di u volu ?

Avà, vulemu dà una breve introduzione di ciò chì hè un sensoru di tempu di volu è cumu funziona.

ToFi sensori utilizanu laser minuscule per emette luce infrarossa, induve a luce resultanti rimbalza nantu à qualsiasi ughjettu è torna à u sensoru.Basatu nantu à a diffarenza di tempu trà l'emissione di luce è u ritornu à u sensoru dopu esse riflessu da l'ughjettu, u sensoru pò misurà a distanza trà l'ughjettu è u sensoru.

Oghje, esploreremu 2 modi in chì ToF usa u tempu di viaghju per determinà a distanza è a prufundità: utilizendu impulsi di timing, è utilizendu u cambiamentu di fase di onde modulate in amplitude.

Aduprà impulsi timed

Per esempiu, u travagliu illuminatu un mira cù un laser, poi misurà a luce riflessa cù un scanner, è dopu utilizendu a velocità di a luce per extrapolà a distanza di l'ughjettu per calculà precisamente a distanza viaghjata.Inoltre, a diffarenza in u tempu di ritornu di u laser è a lunghezza d'onda hè allora aduprata per fà una rapprisintazioni digitale 3D precisa è e caratteristiche di a superficia di u mira, è mape visualmente e so caratteristiche individuali.

Comu pudete vede sopra, a luce laser hè sparata è poi rimbalza l'ughjettu à u sensoru.Cù u tempu di ritornu laser, e camere ToF sò capaci di misurà distanze precise in un cortu periodu di tempu datu a velocità di u viaghju di a luce.(ToF cunvertisce à distanza) Questa hè a formula chì un analista usa per arrivà à a distanza esatta di un oggettu:

(vitezza di a luce x tempu di volu) / 2

ToF cunvertisce à distanza

Comu pudete vede, u cronometru cumminciarà mentre a luce hè spenta, è quandu u ricevitore riceve a luce di ritornu, u cronometru torna u tempu.Quandu si sottrae duie volte, u "tempu di volu" di a luce hè ottenuta, è a vitezza di a luce hè constante, cusì a distanza pò esse facilmente calculata cù a formula sopra.In questu modu, tutti i punti nantu à a superficia di l'ughjettu ponu esse determinati.

Aduprate u cambiamentu di fase di l'onda AM

Dopu, uToFpò ancu aduprà onde cuntinue per detectà u cambiamentu di fase di a luce riflessa per determinà a prufundità è a distanza.

Sfasamentu cù l'onda AM

En modulant l'amplitude, crée une source de lumière sinusoïdale à une fréquence connue, ce qui permet au détecteur de déterminer le déphasage de la lumière réfléchie en utilisant la formule suivante :

où c est la vitesse de la lumière (c = 3 × 10^8 m/s), λ est une longueur d'onde (λ = 15 m), et f est la fréquence, chaque point du capteur peut être facilement calculé en profondeur.

Tutte queste cose passanu assai veloce cum'è travagliamu à a velocità di a luce.Pudete imagine a precisione è a rapidità cù quale i sensori sò capaci di misurà?Lasciami dà un esempiu, a luce viaghja à una vitezza di 300.000 chilometri per seconda, se un ughjettu hè 5m luntanu da voi, a diferenza di tempu trà a luce chì abbanduneghja a camera è u ritornu hè di circa 33 nanosecondi, chì hè solu equivalente à 0,000000033 seconde!Wow!Per ùn dì, i dati catturati vi darà una rapprisintazioni digitale 3D precisa per ogni pixel in l'imaghjini.

Indipendentemente da u principiu utilizatu, furnisce una fonte di luce chì illumina tutta a scena permette à u sensoru di determinà a prufundità di tutti i punti.Un tali risultatu vi dà una mappa di distanza induve ogni pixel codifica a distanza à u puntu currispundente in a scena.U seguitu hè un esempiu di un graficu di gamma ToF:

Un esempiu di un graficu di gamma ToF

Avà chì sapemu chì ToF funziona, perchè hè bonu?Perchè aduprà?Chì sò boni per ?Ùn vi ne preoccupate, ci sò parechji vantaghji di utilizà un sensor ToF, ma di sicuru ci sò alcune limitazioni.

3. I vantaghji di usu di sensori di u tempu di volu

Misurazione precisa è rapida

Comparatu à altri sensori di distanza, cum'è ultrasound o lasers, i sensori di u tempu di volu sò capaci di cumpone una maghjina 3D di una scena assai rapidamente.Per esempiu, una camera ToF pò fà questu solu una volta.Micca solu, u sensoru ToF hè capaci di detectà l'uggetti accuratamente in pocu tempu è ùn hè micca affettatu da l'umidità, a pressione di l'aria è a temperatura, facendu adattatu per l'usu interni è esterni.

longa distanza

Siccomu i sensori ToF utilizanu laser, sò ancu capaci di misurà distanzi longu è intervalli cù alta precisione.I sensori ToF sò flessibili perchè sò capaci di detectà oggetti vicini è luntanu di tutte e forme è dimensioni.

Hè ancu flessibile in u sensu chì pudete persunalizà l'ottica di u sistema per un rendiment ottimali, induve pudete sceglie u trasmettitore è i tipi di ricevitore è lenti per ottene u campu di vista desideratu.

Sicurezza

Preoccupatu chì u laser da uToFu sensoru ferite i vostri ochji?ùn ti ne fà!Parechji sensori ToF usanu avà un laser infrared di bassa putenza cum'è a fonte di luce è u guidanu cù impulsi modulati.U sensore risponde à i standard di sicurezza laser di Classe 1 per assicurà chì hè sicuru per l'ochju umanu.

costu efficace

Comparatu à l'altri tecnulugii di scansione di profondità 3D cum'è sistemi di càmera di luce strutturata o telemetri laser, i sensori ToF sò assai più economici paragunati à elli.

Malgradu tutte queste limitazioni, ToF hè sempre assai affidabile è un metudu assai veloce di catturà l'infurmazioni 3D.

4. Limitazioni di ToF

Ancu s'ellu ToF hà assai benefici, hà ancu limitazioni.Alcune di e limitazioni di ToF includenu:

• Luce sparsa

Se superfici assai brillanti sò assai vicinu à u vostru sensoru ToF, ponu sparghje troppu luce in u vostru ricevitore è creanu artefatti è riflessioni indesiderati, postu chì u vostru sensoru ToF solu deve riflette a luce una volta chì a misurazione hè pronta.

• Riflessioni multiple

Quandu si usanu sensori ToF in anguli è forme concave, ponu causà riflessioni indesiderati, cum'è a luce pò rimbalzare parechje volte, distortendu a misurazione.

• Luce ambientale

L'usu di a camera ToF all'aperto in u sole di u sole pò fà difficultà l'utilizazione esterna.Questu hè duvuta à l'alta intensità di a luce di u sole chì face chì i pixel di sensori si saturanu rapidamente, facendu impussibile di detectà a luce reale riflessa da l'ughjettu.

• A cunclusione

sensori ToF èlente ToFpò esse usatu in una varietà di applicazioni.Da Cartografia 3D, Automatizazione Industriale, Rilevazione di Ostaculi, Cars Auto-Driving, Agricultura, Robotica, Navigazione Interna, Ricunniscenza di Gesture, Scanning d'Ogetti, Misurazioni, Surveglianza à Realtà Aumentata!L'applicazioni di a tecnulugia ToF sò infinite.

Pudete cuntattateci per qualsiasi necessità di lenti ToF.

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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

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