1. Учуу убактысын өлчөөчү (ToF) сенсор деген эмне?

Учуунун убактысын көрсөткөн камера деген эмне? Учактын учушун тарткан камерабы? Анын учактар ​​же учактар ​​менен кандайдыр бир байланышы барбы? Чындыгында ал алыс!

ToF – бул объекттин, бөлүкчөнүн же толкундун алыстыкка учуу үчүн кеткен убакыттын өлчөмү. Жарганаттын сонар системасы иштей турганын билчү белеңиз? Учуу убактысы системасы да ушуга окшош!

Учуу убактысын өлчөөчү сенсорлордун көптөгөн түрлөрү бар, бирок алардын көпчүлүгү учуу убактысын өлчөөчү камералар жана лазердик сканерлер болуп саналат, алар инфракызыл жарык менен чагылдыруу аркылуу сүрөттүн ар кандай чекиттеринин тереңдигин өлчөө үчүн лидар (жарыкты аныктоо жана диапазонду өлчөө) деп аталган технологияны колдонушат.

ToF сенсорлорун колдонуу менен түзүлгөн жана топтолгон маалыматтар абдан пайдалуу, анткени алар жөө жүргүнчүлөрдү аныктоону, бет түзүлүшүнө негизделген колдонуучуну аутентификациялоону, SLAM (бир эле учурда локалдаштыруу жана картага түшүрүү) алгоритмдерин колдонуу менен айлана-чөйрөнү картага түшүрүүнү жана башка көптөгөн нерселерди камсыздай алат.

Бул система чындыгында роботтордо, өзү жүрүүчү унааларда жана азыр да мобилдик түзмөгүңүздө кеңири колдонулат. Мисалы, эгер сиз Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ ж.б. колдонуп жатсаңыз, телефонуңузда ToF камерасы бар!

ToF камерасы

2. Учуунун убактысын өлчөөчү сенсор кантип иштейт?

Эми биз учуу убактысын өлчөөчү сенсор деген эмне жана ал кантип иштээри жөнүндө кыскача маалымат бергибиз келет.

ToFсенсорлор инфракызыл жарыкты чыгаруу үчүн кичинекей лазерлерди колдонушат, мында пайда болгон жарык каалаган объекттен чагылып, сенсорго кайтып келет. Жарыктын чыгышы менен объект тарабынан чагылгандан кийин сенсорго кайтып келүүнүн ортосундагы убакыт айырмасына негизделип, сенсор объект менен сенсордун ортосундагы аралыкты өлчөй алат.

Бүгүн биз ToF аралыкты жана тереңдикти аныктоо үчүн саякат убактысын кантип колдоноорунун эки жолун карап чыгабыз: убакыт импульстарын колдонуу жана амплитудалык модуляцияланган толкундардын фазалык жылышуусу.

Убакыт менен чектелген импульстарды колдонуңуз

Мисалы, ал бутага лазер менен жарык берүү, андан кийин сканер менен чагылган жарыкты өлчөө жана андан кийин жарыктын ылдамдыгын колдонуп, объекттин аралыгын экстраполяциялоо менен иштейт, бул басып өткөн аралыкты так эсептөөгө мүмкүндүк берет. Мындан тышкары, лазердин кайтаруу убактысынын жана толкун узундугунун айырмасы андан кийин бутага так санариптик 3D чагылдырууну жана беттик өзгөчөлүктөрүн түзүү, ошондой эле анын жеке өзгөчөлүктөрүн визуалдык түрдө картага түшүрүү үчүн колдонулат.

Жогоруда көрүнүп тургандай, лазердик жарык чыгарылып, андан кийин объекттен сенсорго кайра секирип түшөт. Лазердин кайтып келүү убактысы менен ToF камералары жарыктын таралуу ылдамдыгын эске алуу менен кыска убакыттын ичинде так аралыктарды өлчөй алышат. (ToF аралыкка айлантат) Бул аналитик объекттин так аралыгына жетүү үчүн колдонгон формула:

(жарыктын ылдамдыгы х учуу убактысы) / 2

ToF аралыкка айлантат

Көрүнүп тургандай, таймер жарык өчүк турганда иштей баштайт, ал эми кабыл алгыч кайтаруучу жарыкты алганда, таймер убакытты кайтарып берет. Эки эсе кемиткенде, жарыктын "учуу убактысы" алынат жана жарыктын ылдамдыгы туруктуу болот, андыктан аралыкты жогорудагы формуланы колдонуп оңой эсептесе болот. Ушундай жол менен объекттин бетиндеги бардык чекиттерди аныктоого болот.

AM толкунунун фазалык жылышуусун колдонуңуз

Кийинки,ToFошондой эле тереңдикти жана аралыкты аныктоо үчүн чагылдырылган жарыктын фазалык жылышуусун аныктоо үчүн үзгүлтүксүз толкундарды колдоно алат.

AM толкунун колдонуу менен фазалык жылышуу

Амплитудасын модуляциялоо менен, ал белгилүү жыштыктагы синусоидалык жарык булагын түзөт, бул детекторго төмөнкү формуланы колдонуп, чагылдырылган жарыктын фазалык жылышуусун аныктоого мүмкүндүк берет:

мында c - жарыктын ылдамдыгы (c = 3 × 10^8 м/с), λ - толкун узундугу (λ = 15 м) жана f - жыштык, сенсордогу ар бир чекитти оңой эле тереңдик менен эсептөөгө болот.

Мунун баары биз жарыктын ылдамдыгы менен иштегендиктен абдан тез болуп өтөт. Сенсорлор канчалык так жана ылдам өлчөй алаарын элестете аласызбы? Мисал келтирейин, жарык секундасына 300 000 километр ылдамдыкта тарайт, эгерде объект сизден 5 м алыстыкта ​​​​болсо, камерадан чыккан жарык менен кайтып келген жарыктын ортосундагы убакыт айырмасы болжол менен 33 наносекундду түзөт, бул болгону 0,000000033 секундага барабар! Ого! Андан тышкары, тартылган маалыматтар сизге сүрөттөгү ар бир пиксел үчүн так 3D санариптик чагылдырууну берет.

Колдонулган принципке карабастан, бүтүндөй көрүнүштү жарыктандыруучу жарык булагын камсыз кылуу сенсорго бардык чекиттердин тереңдигин аныктоого мүмкүндүк берет. Мындай натыйжа сизге ар бир пиксел көрүнүштөгү тиешелүү чекитке чейинки аралыкты коддогон аралык картасын берет. Төмөндө ToF диапазонунун графигинин мисалы келтирилген:

ToF диапазонунун графигинин мисалы

Эми биз ToF иштээрин билгенден кийин, ал эмне үчүн жакшы? Эмне үчүн колдонуш керек? Алар эмне үчүн жакшы? Кабатыр болбоңуз, ToF сенсорун колдонуунун көптөгөн артыкчылыктары бар, бирок албетте, кээ бир чектөөлөрү бар.

3. Учуунун убактысын өлчөөчү сенсорлорду колдонуунун артыкчылыктары

Так жана тез өлчөө

УЗИ же лазер сыяктуу башка аралык сенсорлоруна салыштырмалуу, учуу убактысын өлчөөчү сенсорлор көрүнүштүн 3D сүрөтүн абдан тез түзө алышат. Мисалы, ToF камерасы муну бир гана жолу жасай алат. Мындан тышкары, ToF сенсору объектилерди кыска убакыттын ичинде так аныктай алат жана нымдуулукка, аба басымына жана температурага таасир этпейт, бул аны имараттын ичинде да, сыртында да колдонууга ылайыктуу кылат.

узак аралыкка

ToF сенсорлору лазерлерди колдонгондуктан, алар алыскы жана алыскы аралыктарды жогорку тактык менен өлчөй алышат. ToF сенсорлору ийкемдүү, анткени алар ар кандай формадагы жана өлчөмдөгү жакынкы жана алыскы объектилерди аныктай алышат.

Ошондой эле, ал оптималдуу иштөө үчүн системанын оптикасын ыңгайлаштыра алганыңыз жагынан ийкемдүү, мында сиз каалаган көрүү талаасын алуу үчүн өткөргүч жана кабыл алгыч түрлөрүн жана линзаларды тандай аласыз.

Коопсуздук

Лазерден кооптондумToFсенсор көзүңүзгө зыян келтиреби? кабатыр болбоңуз! Азыр көптөгөн ToF сенсорлору жарык булагы катары аз кубаттуулуктагы инфракызыл лазерди колдонушат жана аны модуляцияланган импульстар менен иштетишет. Сенсор адамдын көзү үчүн коопсуз экендигин камсыз кылуу үчүн 1-класстагы лазердик коопсуздук стандарттарына жооп берет.

үнөмдүү

Структураланган жарык камера системалары же лазердик аралык өлчөгүчтөр сыяктуу башка 3D тереңдик диапазонун сканерлөө технологиялары менен салыштырганда, ToF сенсорлору аларга салыштырмалуу алда канча арзан.

Ушул чектөөлөрдүн баарына карабастан, ToF дагы эле абдан ишенимдүү жана 3D маалыматты алуунун абдан тез ыкмасы болуп саналат.

4. ToFтин чектөөлөрү

ToF көптөгөн артыкчылыктарга ээ болгону менен, анын чектөөлөрү да бар. ToFтин айрым чектөөлөрү төмөнкүлөрдү камтыйт:

• Чачыранды жарык

Эгерде өтө жарык беттер ToF сенсоруңузга өтө жакын болсо, алар кабыл алгычыңызга өтө көп жарык чачыратып, артефакттарды жана керексиз чагылышууларды жаратышы мүмкүн, анткени ToF сенсоруңуз өлчөө даяр болгондо гана жарыкты чагылдырышы керек.

• Бир нече чагылдыруулар

ToF сенсорлорун бурчтарда жана оюк формаларда колдонгондо, алар каалабаган чагылышууларды жаратышы мүмкүн, анткени жарык бир нече жолу тийип, өлчөөнү бурмалашы мүмкүн.

• Айланадагы жарык

ToF камерасын сыртта күндүн жарыгы тийип турганда колдонуу аны сыртта колдонууну кыйындатышы мүмкүн. Бул күндүн нурунун жогорку интенсивдүүлүгүнө байланыштуу сенсор пикселдери тез каныгып, объекттен чагылган чыныгы жарыкты аныктоо мүмкүн эмес.

• Жыйынтык

ToF сенсорлору жанаToF линзасыар кандай колдонмолордо колдонулушу мүмкүн. 3D картага түшүрүүдөн, өнөр жайлык автоматташтыруудан, тоскоолдуктарды аныктоодон, өзү жүрүүчү унаалардан, айыл чарбасынан, робототехникадан, имарат ичиндеги навигациядан, жаңсоолорду таануудан, объекттерди сканерлөөдөн, өлчөөлөрдөн, байкоо жүргүзүүдөн баштап, кеңейтилген реалдуулукка чейин! ToF технологиясынын колдонулушу чексиз.

ToF линзалары боюнча ар кандай муктаждыктарыңыз боюнча биз менен байланышсаңыз болот.

Chuang An Optoelectronics компаниясы кемчиликсиз визуалдык брендди түзүү үчүн жогорку сапаттагы оптикалык линзаларга басым жасайт.

Chuang An Optoelectronics азыр ар кандай продукцияларды чыгардыTOF линзаларымисалы:

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