1. Mi az a repülési idő (ToF) érzékelő?

Mi az a repülési idő kamera?A kamera rögzíti a gép repülését?Van valami köze a repülőgépekhez vagy a repülőgépekhez?Nos, ez valójában nagyon messze van!

A ToF egy tárgy, részecske vagy hullám megtételéhez szükséges idő mértéke.Tudtad, hogy a denevér szonárrendszere működik?A repülési idő rendszere hasonló!

Sokféle repülési idő-érzékelő létezik, de a legtöbb repülési idő-kamerák és lézerszkennerek, amelyek a lidar nevű technológiát (fényérzékelés és távolságmérés) használják a kép különböző pontjainak mélységének mérésére a kép megvilágításával. infravörös fénnyel.

A ToF szenzorokkal generált és rögzített adatok nagyon hasznosak, mivel gyalogosészlelést, arcvonásokon alapuló felhasználó-hitelesítést, SLAM (egyidejű lokalizációs és leképezési) algoritmusokat használó környezettérképezést stb.

Ezt a rendszert széles körben használják robotokban, önvezető autókban, és még most is a mobileszközön.Például, ha Huawei P30 Pro-t, Oppo RX17 Pro-t, LG G8 ThinQ-t stb. használ, akkor a telefonon van ToF kamera!

Egy ToF kamera

2. Hogyan működik a repülési idő érzékelő?

Most szeretnénk röviden bemutatni, mi az a repülési idő-érzékelő, és hogyan működik.

ToFA szenzorok apró lézereket használnak infravörös fény kibocsátására, ahol a keletkező fény visszaver minden tárgyról, és visszatér az érzékelőhöz.A fénykibocsátás és a tárgyról való visszaverődés után az érzékelőhöz való visszatérés közötti időkülönbség alapján az érzékelő meg tudja mérni a tárgy és az érzékelő közötti távolságot.

Ma 2 módot fogunk megvizsgálni, hogyan használja fel a ToF az utazási időt a távolság és a mélység meghatározására: időzítő impulzusok és amplitúdómodulált hullámok fáziseltolása.

Használjon időzített impulzusokat

Például úgy működik, hogy lézerrel megvilágít egy célpontot, majd szkennerrel megméri a visszavert fényt, majd a fénysebesség segítségével extrapolálja a tárgy távolságát a megtett távolság pontos kiszámításához.Ezenkívül a lézer visszatérési idejének és hullámhosszának különbségét felhasználják a célpont pontos digitális 3D-s ábrázolásához és felületi jellemzőinek elkészítéséhez, valamint az egyedi jellemzők vizuális feltérképezéséhez.

Mint fentebb látható, a lézerfény kisugárzik, majd a tárgyról visszaverődik az érzékelőhöz.A lézeres visszatérési idővel a ToF kamerák rövid időn belül képesek pontos távolságot mérni a fény haladási sebességének függvényében.(A ToF távolságra konvertálja) Ezt a képletet használja az elemző egy objektum pontos távolságának meghatározásához:

(fénysebesség x repülési idő) / 2

A ToF távolságra konvertálja

Amint láthatja, az időzítő akkor indul, amikor a lámpa nem világít, és amikor a vevő megkapja a visszatérő lámpát, az időzítő visszaadja az időt.Kétszeri kivonáskor a fény „repülési idejét” kapjuk, a fénysebesség pedig állandó, így a távolság könnyen kiszámítható a fenti képlettel.Ily módon az objektum felületén lévő összes pont meghatározható.

Használja az AM hullám fáziseltolását

Következő, aToFFolyamatos hullámokat is használhat a visszavert fény fáziseltolódásának észlelésére a mélység és a távolság meghatározására.

Fáziseltolás AM hullám segítségével

Az amplitúdó modulálásával egy ismert frekvenciájú szinuszos fényforrást hoz létre, amely lehetővé teszi a detektor számára a visszavert fény fáziseltolódásának meghatározását a következő képlet segítségével:

ahol c a fény sebessége (c = 3 × 10^8 m/s), λ egy hullámhossz (λ = 15 m), f pedig a frekvencia, az érzékelő minden pontja könnyen kiszámítható a mélységben.

Mindezek a dolgok nagyon gyorsan történnek, mivel fénysebességgel dolgozunk.El tudja képzelni, hogy az érzékelők milyen pontossággal és sebességgel képesek mérni?Mondok egy példát, a fény 300 000 kilométer/másodperc sebességgel halad, ha egy tárgy 5 m távolságra van tőled, akkor a kamerát elhagyó és a visszaérkező fény időkülönbsége kb. 33 nanoszekundum, ami csak 0,000000033 másodpercnek felel meg!Azta!Arról nem is beszélve, hogy a rögzített adatok pontos 3D-s digitális megjelenítést adnak a kép minden pixeléhez.

Az alkalmazott elvtől függetlenül a teljes jelenetet megvilágító fényforrás lehetővé teszi az érzékelő számára, hogy meghatározza az összes pont mélységét.Egy ilyen eredmény egy távolságtérképet ad, ahol minden pixel kódolja a jelenet megfelelő pontjának távolságát.A következő egy példa a ToF tartomány grafikonjára:

Példa a ToF tartomány grafikonjára

Most, hogy tudjuk, hogy a ToF működik, miért jó?Miért használja?Mire jók?Ne aggódjon, a ToF érzékelő használatának számos előnye van, de természetesen vannak korlátai.

3. A repülési idő-érzékelők használatának előnyei

Pontos és gyors mérés

Más távolságérzékelőkkel, például ultrahanggal vagy lézerekkel összehasonlítva a repülési időérzékelők nagyon gyorsan képesek 3D-s képet alkotni a jelenetről.Például egy ToF kamera ezt csak egyszer tudja megtenni.A ToF érzékelő ráadásul rövid időn belül képes pontosan érzékelni a tárgyakat, és nem befolyásolja a páratartalom, a légnyomás és a hőmérséklet, így beltéri és kültéri használatra egyaránt alkalmas.

távolsági

Mivel a ToF szenzorok lézert használnak, nagy távolságok és tartományok mérésére is képesek nagy pontossággal.A ToF érzékelők rugalmasak, mert képesek bármilyen alakú és méretű közeli és távoli objektum érzékelésére.

Rugalmas abban az értelemben is, hogy az optimális teljesítmény érdekében testre szabhatja a rendszer optikáját, ahol kiválaszthatja az adó- és vevőtípusokat, valamint az objektíveket a kívánt látómező eléréséhez.

Biztonság

Aggódik, hogy a lézer aToFaz érzékelő megsérti a szemét?ne aggódj!Sok ToF érzékelő ma már kis teljesítményű infravörös lézert használ fényforrásként, és modulált impulzusokkal hajtja meg.Az érzékelő megfelel az 1-es osztályú lézeres biztonsági szabványoknak, így biztosítva, hogy az emberi szem számára biztonságos legyen.

költséghatékony

Más 3D mélységtartomány-szkennelési technológiákhoz, például strukturált fénykamerarendszerekhez vagy lézeres távolságmérőhöz képest a ToF érzékelők sokkal olcsóbbak azokhoz képest.

Mindezen korlátok ellenére a ToF továbbra is nagyon megbízható és nagyon gyors módszer a 3D információk rögzítésére.

4. A ToF korlátai

Bár a ToF-nek számos előnye van, vannak korlátai is.A ToF néhány korlátozása a következőket tartalmazza:

• Szórt fény

Ha nagyon világos felületek nagyon közel vannak a ToF-érzékelőhöz, akkor túl sok fényt szórhatnak a vevőbe, és műtermékeket és nem kívánt visszaverődéseket okozhatnak, mivel a ToF-érzékelőnek csak akkor kell visszavernie a fényt, ha a mérés készen áll.

• Többféle tükröződés

Ha a ToF szenzorokat sarkokon és homorú alakzatokon használja, nem kívánt visszaverődést okozhatnak, mivel a fény többszörösen visszaverődik, torzítva a mérést.

• Háttérvilágítás

A ToF kamera kültéri, erős napfényben történő használata megnehezítheti a kültéri használatát.Ez annak köszönhető, hogy a napfény nagy intenzitása miatt az érzékelő képpontjai gyorsan telítődnek, és lehetetlenné teszi a tárgyról visszaverődő tényleges fény észlelését.

• A következtetés

ToF érzékelők ésToF objektívsokféle alkalmazásban használható.A 3D térképezéstől, ipari automatizálástól, akadályérzékeléstől, önvezető autóktól, mezőgazdaságtól, robotikától, beltéri navigációtól, gesztusfelismeréstől, tárgyszkenneléstől, mérésektől, megfigyeléstől a kiterjesztett valóságig!A ToF technológia alkalmazásai végtelenek.

Bármilyen ToF objektívvel kapcsolatos igény esetén forduljon hozzánk.

A Chuang An Optoelectronics a nagy felbontású optikai lencsékre összpontosít, hogy tökéletes vizuális márkát hozzon létre

A Chuang An Optoelectronics mára számos terméket gyártottTOF objektívekmint például:

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