1. Wat ass e Fluchzäitsensor (ToF)?

Wat ass eng Fluchzäitkamera? Ass et déi Kamera, déi de Fluch vum Fliger festhält? Huet dat eppes mat Fligeren oder Fligeren ze dinn? Ma, et ass eigentlech wäit ewech!

ToF ass e Mooss fir d'Zäit, déi en Objet, e Partikel oder eng Well brauch, fir eng Distanz ze iwwerwannen. Wousst Dir, datt de Sonarsystem vun enger Fliedermaus funktionéiert? De Fluchzäitsystem ass ähnlech!

Et gëtt vill Zorte vu Fluchzäitsensoren, awer déi meescht sinn Fluchzäitkameraen a Laserscanner, déi eng Technologie mam Numm Lidar (Light Detection and Ranging) benotzen, fir d'Déift vu verschiddene Punkten an engem Bild ze moossen, andeems se et mat Infraroutliicht beliichten.

Daten, déi mat ToF-Sensore generéiert a gesammelt ginn, si ganz nëtzlech, well se Foussgängerdetektioun, Benotzerauthentifikatioun baséiert op Gesiichtszich, Ëmweltkartéierung mat SLAM-Algorithmen (Simultane Localization and Mapping) a méi ubidden kënnen.

Dëst System gëtt tatsächlech wäit verbreet a Roboteren, selwerfuerend Autoen a souguer elo op Ärem mobilen Apparat benotzt. Zum Beispill, wann Dir den Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ, etc. benotzt, huet Ären Telefon eng ToF Kamera!

Eng ToF Kamera

2. Wéi funktionéiert de Fluchzäitsensor?

Elo wëlle mir kuerz erklären, wat e Fluchzäitsensor ass a wéi e funktionéiert.

ToFSensore benotze kleng Laser fir Infraroutliicht auszestralen, wou dat resultéierend Liicht vun engem Objet reflektéiert gëtt a beim Sensor zréckkënnt. Baséierend op der Zäitdifferenz tëscht der Emissioun vum Liicht an der Réckkéier beim Sensor nodeems et vum Objet reflektéiert gouf, kann de Sensor d'Distanz tëscht dem Objet an dem Sensor moossen.

Haut wäerte mir 2 Weeër entdecken, wéi ToF d'Reeszäit benotzt fir Distanz an Déift ze bestëmmen: mat Hëllef vun Timing-Impulser a mat Hëllef vun der Phasenverschiebung vun Amplitudemoduléierte Wellen.

Zäitgesteiert Impulser benotzen

Zum Beispill funktionéiert et andeems en Zil mat engem Laser beliicht gëtt, dann dat reflektéiert Liicht mat engem Scanner gemooss gëtt, an dann d'Liichtgeschwindegkeet benotzt gëtt fir d'Distanz vum Objet ze extrapoléieren fir déi zréckgeluecht Distanz präzis ze berechnen. Zousätzlech gëtt den Ënnerscheed an der Laser-Réckkehrzäit a Wellelängt dann benotzt fir eng präzis digital 3D-Representatioun an Uewerflächemerkmale vum Zil ze maachen, a seng individuell Merkmale visuell ze kartéieren.

Wéi Dir uewe gesitt, gëtt Laserliicht ofgestraalt an dann vum Objet zréck op de Sensor reflektéiert. Mat der Laser-Réckreeszäit kënnen ToF-Kameraen an enger kuerzer Zäit genee Distanzen moossen, wann d'Liichtgeschwindegkeet berücksichtegt gëtt. (ToF gëtt an Distanz ëmgerechent) Dëst ass d'Formel, déi en Analyst benotzt, fir déi genee Distanz vun engem Objet ze fannen:

(Liichtgeschwindegkeet x Fluchzäit) / 2

ToF konvertéiert an Distanz

Wéi Dir gesitt, fänkt den Timer un, während d'Luucht aus ass, a wann den Empfänger d'Réckliicht empfängt, gëtt den Timer d'Zäit zréckginn. Wann een dat zweemol ofzitt, kritt een d'"Fluchzäit" vum Liicht, an d'Liichtgeschwindegkeet ass konstant, sou datt d'Distanz einfach mat der uewe genannter Formel berechent ka ginn. Op dës Manéier kënnen all Punkten op der Uewerfläch vum Objet bestëmmt ginn.

Benotzt d'Phasenverschiebung vun der AM-Well

Duerno, denToFkënnen och kontinuéierlech Wellen benotze fir d'Phasenverschiebung vum reflektéierte Liicht ze detektéieren, fir Déift an Distanz ze bestëmmen.

Phasenverschiebung mat Hëllef vun der AM-Well

Duerch d'Moduléierung vun der Amplitude erstellt et eng sinusfërmeg Liichtquell mat enger bekannter Frequenz, wat et dem Detektor erlaabt, d'Phasenverschiebung vum reflektéierte Liicht mat Hëllef vun der folgender Formel ze bestëmmen:

wou c d'Liichtgeschwindegkeet ass (c = 3 × 10^8 m/s), λ eng Wellelängt ass (λ = 15 m) an f d'Frequenz ass, kann all Punkt um Sensor einfach an der Déift berechent ginn.

All dës Saache geschéien ganz séier, well mir mat Liichtgeschwindegkeet schaffen. Kënnt Dir Iech d'Prezisioun a Geschwindegkeet virstellen, mat där Sensore moosse kënnen? Loosst mech e Beispill ginn: D'Liicht beweegt sech mat enger Geschwindegkeet vun 300.000 Kilometer pro Sekonn. Wann en Objet 5 m vun Iech ewech ass, ass den Zäitënnerscheed tëscht dem Liicht, dat d'Kamera verléisst an deem et zréckkënnt, ongeféier 33 Nanosekonnen, wat nëmmen 0,000000033 Sekonnen entsprécht! Wow! Ganz ofgesi dovun, datt déi erfaasst Donnéeën Iech eng korrekt 3D-digital Representatioun fir all Pixel am Bild ginn.

Egal wéi e Prinzip benotzt gëtt, erlaabt et dem Sensor, d'Déift vun alle Punkten ze bestëmmen, wann eng Liichtquell déi ganz Szen beliicht gëtt. Sou e Resultat gëtt Iech eng Distanzkaart, wou all Pixel d'Distanz zum entspriechende Punkt an der Szen kodéiert. Hei ass e Beispill vun engem ToF-Beräichdiagramm:

E Beispill vun engem ToF-Beräichdiagramm

Elo wou mir wëssen, datt ToF funktionéiert, firwat ass et gutt? Firwat soll een et benotzen? Fir wat si se gutt? Maacht Iech keng Suergen, et gëtt vill Virdeeler fir en ToF-Sensor ze benotzen, awer natierlech gëtt et och e puer Aschränkungen.

3. D'Virdeeler vun der Benotzung vu Fluchzäitsensoren

Genau a séier Messung

Am Verglach mat anere Distanzsensoren, wéi Ultraschall oder Laser, kënnen Zäit-vun-Fluch-Sensoren ganz séier en 3D-Bild vun enger Szen zesummestellen. Zum Beispill kann eng ToF-Kamera dat nëmmen eemol maachen. Net nëmmen dat, den ToF-Sensor kann Objeten a kuerzer Zäit präzis detektéieren an ass net vun Fiichtegkeet, Loftdrock an Temperatur beaflosst, soudatt en souwuel fir den Asaz dobannen wéi och dobausse gëeegent ass.

laang Distanz

Well ToF-Sensore Laser benotzen, kënne se och grouss Distanzen a Reechwäit mat héijer Genauegkeet moossen. ToF-Sensore si flexibel, well se fäeg sinn, no an wäit Objeten vun alle Formen a Gréissten z'entdecken.

Et ass och flexibel an deem Sënn, datt Dir d'Optik vum System fir optimal Leeschtung personaliséiere kënnt, wou Dir d'Sender- an Empfängertypen a Lënsen auswiele kënnt, fir dat gewënschte Siichtfeld ze kréien.

Sécherheet

Suergen, datt de Laser vun derToFSensor wäert Ären Aen schueden? Keng Angscht! Vill ToF Sensoren benotzen elo en Infraroutlaser mat gerénger Leeschtung als Liichtquell a steieren en mat moduléierten Impulser un. De Sensor entsprécht de Sécherheetsnormen vun der Klass 1 fir sécherzestellen, datt e fir dat mënschlecht A sécher ass.

käschtegënschteg

Am Verglach mat aneren 3D-Déiftebereichscantechnologien, wéi z. B. strukturéiert Liichtkamerasystemer oder Laser-Distanzmesser, si ToF-Sensore vill méi bëlleg.

Trotz all dësen Aschränkungen ass ToF ëmmer nach ganz zouverlässeg an eng ganz séier Method fir 3D-Informatiounen ze erfassen.

4. Aschränkungen vum ToF

Obwuel ToF vill Virdeeler huet, huet et och Aschränkungen. E puer vun de Aschränkungen vum ToF sinn:

• Verstreet Liicht

Wann ganz hell Uewerfläche ganz no bei Ärem ToF-Sensor sinn, kënne se ze vill Liicht an Ären Empfänger streien an Artefakte a ongewollt Reflexiounen verursaachen, well Ären ToF-Sensor d'Liicht eréischt muss reflektéieren, soubal d'Miessung fäerdeg ass.

• Méifach Reflexiounen

Wann ToF-Sensoren op Ecken a konkave Formen benotzt ginn, kënne si ongewollt Reflexiounen verursaachen, well d'Liicht e puermol ofgeprallt ka ginn an d'Miessung verzerrt.

• Ëmgéigend Liicht

D'Benotzung vun der ToF Kamera am Fräien a hellem Sonneliicht kann d'Benotzung dobausse schwéier maachen. Dëst ass wéinst der héijer Intensitéit vum Sonneliicht, déi dozou féiert, datt d'Sensorpixel séier sättegen, soudatt et onméiglech ass, dat tatsächlecht Liicht vum Objet ze erkennen.

• D'Conclusioun

ToF Sensoren anToF-Lënskann an enger Villfalt vun Uwendungen agesat ginn. Vun 3D-Mapping, industrieller Automatiséierung, Hindernisserkennung, selwerfuerend Autoen, Landwirtschaft, Robotik, Indoor-Navigatioun, Gestenerkennung, Objetscannen, Miessungen, Iwwerwaachung bis Augmented Reality! D'Uwendungen vun der ToF-Technologie si grenzelos.

Dir kënnt eis fir all Bedierfnesser un ToF-Lënsen kontaktéieren.

Chuang An Optoelectronics konzentréiert sech op High-Definition optesch Lënsen fir eng perfekt visuell Mark ze kreéieren.

Chuang An Optoelectronics huet elo eng Villfalt vunTOF-Lënsenwéi zum Beispill:

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