1. Нислэгийн хугацаа (ToF) мэдрэгч гэж юу вэ?

Нислэгийн цаг хэмжигч камер гэж юу вэ? Онгоцны нислэгийг буулгадаг камер уу? Энэ нь онгоц эсвэл нисдэг тэрэгтэй холбоотой юу? Үнэндээ энэ бол хол зай!

ToF нь объект, бөөм эсвэл долгион хол зайд аялахад шаардагдах хугацааг хэмждэг. Сарьсан багваахайн сонар систем ажилладаг гэдгийг та мэдэх үү? Нислэгийн хугацааны систем нь үүнтэй төстэй!

Нислэгийн хугацааг хэмжих олон төрлийн мэдрэгч байдаг боловч ихэнх нь нислэгийн хугацааг хэмжих камер болон лазер сканнер бөгөөд эдгээр нь хэт улаан туяагаар гэрэлтүүлж, зургийн янз бүрийн цэгүүдийн гүнийг хэмжихийн тулд лидар (гэрэл илрүүлэх ба хүрээ тогтоох) хэмээх технологийг ашигладаг.

ToF мэдрэгч ашиглан үүсгэсэн болон авсан өгөгдөл нь явган зорчигчийг илрүүлэх, нүүрний онцлогт суурилсан хэрэглэгчийн баталгаажуулалт, SLAM (нэгэн зэрэг нутагшуулах болон зураглал) алгоритм ашиглан орчны зураглал хийх гэх мэт олон боломжийг олгодог тул маш хэрэгтэй байдаг.

Энэ системийг роботууд, өөрөө жолооддог машинууд, тэр ч байтугай одоо таны гар утасны төхөөрөмжид өргөн ашигладаг. Жишээлбэл, хэрэв та Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ гэх мэтийг ашиглаж байгаа бол таны утас ToF камертай!

ToF камер

2. Нислэгийн цагийн мэдрэгч хэрхэн ажилладаг вэ?

Одоо бид нислэгийн цагийн мэдрэгч гэж юу болох, хэрхэн ажилладаг талаар товч танилцуулахыг хүсч байна.

ToFМэдрэгч нь хэт улаан туяаны гэрэл ялгаруулахын тулд жижиг лазеруудыг ашигладаг бөгөөд үүнээс үүссэн гэрэл нь аливаа объектоос ойж, мэдрэгч рүү буцдаг. Гэрлийн ялгарал болон объектоор ойсны дараа мэдрэгч рүү буцах хугацааны зөрүүг үндэслэн мэдрэгч нь объект болон мэдрэгчийн хоорондох зайг хэмжиж чаддаг.

Өнөөдөр бид ToF нь зай болон гүнийг тодорхойлохын тулд аяллын хугацааг хэрхэн ашигладаг 2 аргыг судлах болно: цаг хугацааны импульсийг ашиглах, мөн далайцын модуляцлагдсан долгионы фазын шилжилтийг ашиглах.

Хугацаатай импульс ашиглах

Жишээлбэл, энэ нь байг лазераар гэрэлтүүлж, дараа нь сканнераар ойсон гэрлийг хэмжиж, дараа нь гэрлийн хурдыг ашиглан объектын зайг гаргаж, туулсан зайг нарийн тооцоолох замаар ажилладаг. Үүнээс гадна, лазерын буцах хугацаа болон долгионы уртын зөрүүг ашиглан байны дижитал 3 хэмжээст дүрслэл болон гадаргуугийн онцлогийг нарийвчлалтай гаргаж, түүний бие даасан онцлогуудыг нүдээр харуулдаг.

Дээрхээс харахад лазер гэрэл цацарч, дараа нь объектоос мэдрэгч рүү буцаж ойдог. Лазерын буцах хугацаанд ToF камерууд гэрлийн тархалтын хурдыг харгалзан богино хугацаанд нарийвчлалтай зайг хэмжих боломжтой. (ToF нь зай болж хувирдаг) Энэ бол шинжээч объектын яг тодорхой зайг олоход ашигладаг томъёо юм:

(гэрлийн хурд x нислэгийн хугацаа) / 2

ToF нь зай болгон хувиргадаг

Таны харж байгаагаар, гэрэл унтарсан үед таймер ажиллаж эхлэх бөгөөд хүлээн авагч буцаж ирсэн гэрлийг хүлээн авахад таймер цагийг буцаана. Хоёр дахин хасахад гэрлийн "нисэх хугацаа" гарч ирэх бөгөөд гэрлийн хурд тогтмол байх тул зайг дээрх томъёог ашиглан хялбархан тооцоолж болно. Ийм байдлаар объектын гадаргуу дээрх бүх цэгийг тодорхойлж болно.

AM долгионы фазын шилжилтийг ашиглана уу

Дараа нь,ToFмөн гүн ба зайг тодорхойлохын тулд ойсон гэрлийн фазын шилжилтийг илрүүлэхийн тулд тасралтгүй долгион ашиглаж болно.

AM долгион ашиглан фазын шилжилт

Далайцыг өөрчлөх замаар мэдэгдэж буй давтамжтай синусоид гэрлийн эх үүсвэрийг үүсгэдэг бөгөөд энэ нь детекторт ойсон гэрлийн фазын шилжилтийг дараах томъёог ашиглан тодорхойлох боломжийг олгодог.

энд c нь гэрлийн хурд (c = 3 × 10^8 м/с), λ нь долгионы урт (λ = 15 м), f нь давтамж бөгөөд мэдрэгч дээрх цэг бүрийг хялбархан гүнзгий тооцоолж болно.

Бид гэрлийн хурдаар ажиллах үед эдгээр бүх зүйл маш хурдан болдог. Мэдрэгчүүд хэр нарийвчлалтай, хурдтай хэмжиж чадахыг та төсөөлж байна уу? Жишээ нь, гэрэл секундэд 300,000 километрийн хурдтайгаар тархдаг бөгөөд хэрэв объект танаас 5 м зайд байгаа бол камераас гарч буй гэрэл болон буцаж ирэх хугацааны зөрүү нь ойролцоогоор 33 наносекунд бөгөөд энэ нь ердөө 0.000000033 секундтэй тэнцэнэ! Гайхалтай! Авсан өгөгдөл нь зураг дээрх пиксел бүрийн 3 хэмжээст дижитал дүрслэлийг танд үнэн зөв өгөх болно гэдгийг дурдахгүй өнгөрч болохгүй.

Ашигласан зарчмаас үл хамааран бүхэл бүтэн үзэгдлийг гэрэлтүүлдэг гэрлийн эх үүсвэрийг өгөх нь мэдрэгч нь бүх цэгүүдийн гүнийг тодорхойлох боломжийг олгодог. Ийм үр дүн нь танд пиксел бүр үзэгдлийн харгалзах цэг хүртэлх зайг кодчилдог зайн газрын зургийг өгдөг. Дараах нь ToF хүрээний графикийн жишээ юм:

ToF хүрээний графикийн жишээ

Одоо бид ToF ажилладаг гэдгийг мэдэж авсан тул энэ нь яагаад сайн бэ? Яагаад ашиглах ёстой вэ? Тэд юунд сайн бэ? Санаа зоволтгүй, ToF мэдрэгч ашиглах олон давуу талтай боловч мэдээж зарим хязгаарлалтууд байдаг.

3. Нислэгийн цаг мэдрэгчийг ашиглахын ашиг тус

Нарийвчлалтай, хурдан хэмжилт

Хэт авиа эсвэл лазер зэрэг бусад зайн мэдрэгчтэй харьцуулахад нислэгийн цаг мэдрэгч нь үзэгдлийн 3 хэмжээст дүрсийг маш хурдан бүтээх чадвартай. Жишээлбэл, ToF камер үүнийг зөвхөн нэг удаа хийж чадна. Түүнээс гадна, ToF мэдрэгч нь объектуудыг богино хугацаанд нарийвчлалтай илрүүлэх чадвартай бөгөөд чийгшил, агаарын даралт, температурт нөлөөлдөггүй тул дотор болон гадна ашиглахад тохиромжтой.

холын зай

ToF мэдрэгчүүд нь лазер ашигладаг тул хол зай болон хүрээг өндөр нарийвчлалтайгаар хэмжих чадвартай. ToF мэдрэгчүүд нь бүх хэлбэр, хэмжээтэй ойрын болон алсын объектуудыг илрүүлэх чадвартай тул уян хатан байдаг.

Энэ нь мөн оновчтой гүйцэтгэлд зориулж системийн оптикийг өөрчлөх боломжтой гэсэн утгаараа уян хатан бөгөөд хүссэн харах талбарыг авахын тулд дамжуулагч болон хүлээн авагчийн төрөл, линзийг сонгож болно.

Аюулгүй байдал

Лазераас гарсан гэж санаа зовж байнаToFМэдрэгч таны нүдийг гэмтээх үү? Санаа зоволтгүй! Олон ToF мэдрэгчүүд одоо бага чадлын хэт улаан туяаны лазерыг гэрлийн эх үүсвэр болгон ашиглаж, модуляцлагдсан импульсээр удирддаг болсон. Мэдрэгч нь хүний ​​нүдэнд аюулгүй байдлыг хангахын тулд 1-р ангиллын лазерын аюулгүй байдлын стандартыг хангасан.

зардал багатай

Бүтцийн гэрлийн камерын систем эсвэл лазерын зай хэмжигч гэх мэт бусад 3D гүний хүрээний сканнердах технологиудтай харьцуулахад ToF мэдрэгчүүд нь тэдгээрээс хамаагүй хямд байдаг.

Эдгээр бүх хязгаарлалтуудыг үл харгалзан ToF нь маш найдвартай бөгөөд 3D мэдээллийг авах маш хурдан арга хэвээр байна.

4. ToF-ийн хязгаарлалтууд

Хэдийгээр ToF нь олон давуу талтай боловч хязгаарлалттай. ToF-ийн зарим хязгаарлалтууд нь:

• Тархсан гэрэл

Хэрэв маш тод гадаргуу нь таны ToF мэдрэгчтэй маш ойрхон байвал тэдгээр нь хүлээн авагч руу хэт их гэрэл цацаж, улмаар ул мөр болон хүсээгүй тусгал үүсгэж болзошгүй, учир нь таны ToF мэдрэгч хэмжилт бэлэн болсны дараа л гэрлийг тусгах шаардлагатай болдог.

• Олон тусгал

Булан болон хотгор хэлбэрт ToF мэдрэгч ашиглах үед гэрэл олон удаа тусч, хэмжилтийг гажуудуулж болзошгүй тул хүсээгүй ойлт үүсгэж болзошгүй.

• Орчны гэрэл

ToF камерыг гадаа хурц нарны гэрэлд ашиглах нь гадаа ашиглахад хэцүү болгодог. Энэ нь нарны гэрлийн өндөр эрчимтэй холбоотой бөгөөд мэдрэгчийн пикселүүд хурдан ханаж, объектоос ойсон бодит гэрлийг илрүүлэх боломжгүй болгодог.

• Дүгнэлт

ToF мэдрэгчүүд болонToF линзянз бүрийн хэрэглээнд ашиглаж болно. 3D зураглал, аж үйлдвэрийн автоматжуулалт, саад бэрхшээл илрүүлэх, өөрөө жолооддог машин, хөдөө аж ахуй, робот техник, дотор навигаци, дохио зангаа таних, объект сканнердах, хэмжилт, тандалтаас эхлээд өргөтгөсөн бодит байдал хүртэл! ToF технологийн хэрэглээ хязгааргүй юм.

Та ToF линзний аливаа хэрэгцээний талаар бидэнтэй холбогдож болно.

Chuang An Optoelectronics нь төгс дүрслэлийн брэндийг бий болгохын тулд өндөр нягтралтай оптик линз дээр анхаарлаа төвлөрүүлдэг.

Чуан Ан Оптоэлектроник компани одоо төрөл бүрийн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэж байнаTOF линзтухайлбал:

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