1. Што е сензор за време на лет (ToF)?

Што е камера за мерење на времето на лет? Дали е тоа камерата што го снима летот на авионот? Дали има некаква врска со авиони или авиони? Па, всушност е далеку!

ToF е мерка за времето потребно за објект, честичка или бран да помине одредено растојание. Дали знаевте дека сонарниот систем на лилјакот работи? Системот за време на лет е сличен!

Постојат многу видови сензори за време на лет, но повеќето се камери за време на лет и ласерски скенери, кои користат технологија наречена лидар (детекција и мерење на светлина) за да ја измерат длабочината на различни точки на сликата со осветлување со инфрацрвена светлина.

Податоците генерирани и зачувани со помош на ToF сензори се многу корисни бидејќи можат да обезбедат детекција на пешаци, автентикација на корисникот врз основа на црти на лицето, мапирање на околината со помош на SLAM (симултана локализација и мапирање) алгоритми и друго.

Овој систем всушност е широко користен кај роботите, автомобилите што се управуваат самостојно, па дури и кај вашите мобилни уреди. На пример, ако користите Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ итн., вашиот телефон има ToF камера!

Камера ToF

2. Како работи сензорот за време на лет?

Сега, би сакале да дадеме краток вовед за тоа што е сензор за време на лет и како работи.

ТоФСензорите користат мали ласери за емитување инфрацрвена светлина, при што добиената светлина се одбива од кој било објект и се враќа во сензорот. Врз основа на временската разлика помеѓу емисијата на светлината и враќањето до сензорот откако ќе биде рефлектирана од објектот, сензорот може да го измери растојанието помеѓу објектот и сензорот.

Денес, ќе истражиме 2 начина како ToF го користи времето на патување за да одреди растојание и длабочина: користејќи временски импулси и користејќи фазно поместување на амплитудно модулирани бранови.

Користете временски пулсирања

На пример, работи со осветлување на целта со ласер, потоа мерење на рефлектираната светлина со скенер, а потоа користење на брзината на светлината за екстраполирање на растојанието од објектот за прецизно пресметување на поминатото растојание. Покрај тоа, разликата во времето на враќање на ласерот и брановата должина потоа се користи за да се направи точна дигитална 3D репрезентација и површински карактеристики на целта, како и визуелно мапирање на нејзините индивидуални карактеристики.

Како што можете да видите погоре, ласерската светлина се испукува, а потоа се одбива од објектот назад кон сензорот. Со времето на враќање на ласерот, ToF камерите се способни да измерат точни растојанија за краток временски период со оглед на брзината на движење на светлината. (ToF се претвора во растојание) Ова е формулата што ја користи аналитичарот за да го добие точното растојание од објектот:

(брзина на светлината x време на лет) / 2

ToF се претвора во растојание

Како што можете да видите, тајмерот ќе се вклучи додека светлото е исклучено, а кога приемникот ќе ја прими повратната светлина, тајмерот ќе го врати времето. Со одземање двапати, се добива „времето на лет“ на светлината, а брзината на светлината е константна, па растојанието може лесно да се пресмета со користење на горенаведената формула. На овој начин, може да се одредат сите точки на површината на објектот.

Користете го фазното поместување на AM бранот

Следно,ТоФисто така може да користи континуирани бранови за да го детектира фазното поместување на рефлектираната светлина за да се одреди длабочината и растојанието.

Фазно поместување со употреба на AM бран

Со модулирање на амплитудата, се создава синусоиден извор на светлина со позната фреквенција, овозможувајќи му на детекторот да го одреди фазното поместување на рефлектираната светлина користејќи ја следната формула:

каде што c е брзината на светлината (c = 3 × 10^8 m/s), λ е бранова должина (λ = 15 m), а f е фреквенцијата, секоја точка на сензорот може лесно да се пресмета во длабочина.

Сите овие работи се случуваат многу брзо додека работиме со брзина на светлината. Можете ли да замислите со каква прецизност и брзина сензорите можат да мерат? Дозволете ми да дадам пример, светлината патува со брзина од 300.000 километри во секунда, ако објектот е оддалечен 5 метри од вас, временската разлика помеѓу светлината што ја напушта камерата и враќањето е околу 33 наносекунди, што е еквивалентно само на 0,000000033 секунди! Воа! Да не спомнуваме дека снимените податоци ќе ви дадат точна 3Д дигитална претстава за секој пиксел на сликата.

Без оглед на употребениот принцип, обезбедувањето извор на светлина што ја осветлува целата сцена му овозможува на сензорот да ја одреди длабочината на сите точки. Таквиот резултат ви дава мапа на растојание каде што секој пиксел го кодира растојанието до соодветната точка во сцената. Следново е пример за графикон на ToF опсег:

Пример за графикон на ToF опсег

Сега кога знаеме дека ToF функционира, зошто е добар? Зошто да се користи? За што се добри? Не грижете се, постојат многу предности од користењето на ToF сензор, но секако постојат и некои ограничувања.

3. Предностите од користењето на сензори за време на лет

Точно и брзо мерење

Во споредба со другите сензори за растојание како што се ултразвукот или ласерите, сензорите за време на лет се способни многу брзо да компонираат 3D слика од сцената. На пример, ToF камерата може да го направи ова само еднаш. Не само тоа, ToF сензорот е способен прецизно да детектира објекти за кратко време и не е под влијание на влажноста, воздушниот притисок и температурата, што го прави погоден за внатрешна и надворешна употреба.

долго растојание

Бидејќи ToF сензорите користат ласери, тие се способни и да мерат долги растојанија и растојанија со голема точност. ToF сензорите се флексибилни бидејќи се способни да детектираат блиски и далечни објекти од сите облици и големини.

Исто така е флексибилен во смисла дека можете да ја прилагодите оптиката на системот за оптимални перформанси, каде што можете да ги изберете типовите на предаватели и приемници и леќи за да го добиете посакуваното видно поле.

Безбедност

Загрижен сум дека ласерот одТоФДали сензорот ќе ви ги повреди очите? Не грижете се! Многу ToF сензори сега користат инфрацрвен ласер со ниска моќност како извор на светлина и го напојуваат со модулирани импулси. Сензорот ги исполнува безбедносните стандарди за ласер од класа 1 за да се осигури дека е безбеден за човечкото око.

исплатливо

Во споредба со другите технологии за скенирање со 3D длабински опсег, како што се системите со структурирана светлосна камера или ласерските далномери, ToF сензорите се многу поевтини во споредба со нив.

И покрај сите овие ограничувања, ToF е сè уште многу сигурен и многу брз метод за снимање на 3D информации.

4. Ограничувања на ToF

Иако ToF има многу предности, тој има и ограничувања. Некои од ограничувањата на ToF вклучуваат:

• Расеана светлина

Ако многу светли површини се многу блиску до вашиот ToF сензор, тие може да расејуваат премногу светлина во вашиот приемник и да создадат артефакти и несакани рефлексии, бидејќи вашиот ToF сензор треба да ја рефлектира светлината само откако мерењето е подготвено.

• Повеќекратни рефлексии

Кога се користат ToF сензори на агли и конкавни форми, тие можат да предизвикаат несакани рефлексии, бидејќи светлината може да се одбие повеќе пати, искривувајќи го мерењето.

• Амбиентално светло

Користењето на ToF камерата на отворено при силна сончева светлина може да ја отежни употребата на отворено. Ова се должи на високиот интензитет на сончева светлина што предизвикува брзо сатурација на пикселите на сензорот, што го оневозможува откривањето на вистинската светлина што се рефлектира од објектот.

• Заклучокот

ToF сензори иToF објективможе да се користи во различни апликации. Од 3D мапирање, индустриска автоматизација, откривање на пречки, автомобили што се управуваат самостојно, земјоделство, роботика, навигација во затворен простор, препознавање на гестови, скенирање објекти, мерења, надзор до зголемена реалност! Примените на ToF технологијата се бесконечни.

Можете да не контактирате за какви било потреби за ToF леќи.

„Чуанг Ан Оптоелектроникс“ се фокусира на оптички леќи со висока дефиниција за да создаде совршен визуелен бренд.

Чуанг Ан Оптоелектроникс сега произведува различниTOF леќикако што се:

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