1. Шта је сензор времена лета (ToF)?

Шта је камера која мери време лета авиона? Да ли је то камера која снима лет авиона? Да ли то има неке везе са авионима или авионима? Па, то је заправо веома далеко!

ToF је мера времена потребног објекту, честици или таласу да пређе одређену раздаљину. Да ли сте знали да сонарни систем слепог миша функционише? Систем за мерење времена лета је сличан!

Постоји много врста сензора за мерење времена лета, али већина су камере за мерење времена лета и ласерски скенери, који користе технологију названу лидар (детекција и мерење светлости) за мерење дубине различитих тачака на слици осветљавањем инфрацрвеним светлом.

Подаци генерисани и прикупљени помоћу ToF сензора су веома корисни јер могу да обезбеде детекцију пешака, аутентификацију корисника на основу црта лица, мапирање окружења помоћу SLAM (симултане локализације и мапирања) алгоритама и још много тога.

Овај систем се заправо широко користи у роботима, аутомобилима који се сами возе, па чак и сада у вашим мобилним уређајима. На пример, ако користите Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ итд., ваш телефон има ToF камеру!

ToF камера

2. Како функционише сензор времена лета?

Сада бисмо желели да укратко објаснимо шта је сензор времена лета и како функционише.

ТофСензори користе сићушне ласере за емитовање инфрацрвене светлости, где се резултујућа светлост одбија од било ког објекта и враћа се на сензор. На основу временске разлике између емисије светлости и повратка на сензор након што се одбије од објекта, сензор може да измери растојање између објекта и сензора.

Данас ћемо истражити 2 начина како ToF користи време путовања за одређивање удаљености и дубине: коришћење временских импулса и коришћење фазног померања амплитудно модулисаних таласа.

Користите временски ограничене импулсе

На пример, функционише тако што осветљава мету ласером, затим мери рефлектовану светлост скенером, а затим користи брзину светлости за екстраполацију удаљености објекта како би се прецизно израчунала пређена удаљеност. Поред тога, разлика у времену повратка ласера ​​и таласној дужини се затим користи за прављење прецизног дигиталног 3Д приказа и површинских карактеристика мете, и визуелно мапирање њених појединачних карактеристика.

Као што видите горе, ласерска светлост се емитује, а затим се одбија од објекта назад до сензора. Захваљујући времену повратка ласера, ToF камере су у стању да измере тачне удаљености у кратком временском периоду, с обзиром на брзину путовања светлости. (ToF се претвара у удаљеност) Ово је формула коју аналитичар користи да би дошао до тачне удаљености објекта:

(брзина светлости x време лета) / 2

ToF се претвара у удаљеност

Као што видите, тајмер ће се покренути док је светло искључено, а када пријемник прими повратну светлост, тајмер ће вратити време. Када се одузме два пута, добија се „време лета“ светлости, а брзина светлости је константна, тако да се растојање може лако израчунати помоћу горње формуле. На овај начин се могу одредити све тачке на површини објекта.

Користите фазни помак АМ таласа

Затим,Тофтакође може користити континуиране таласе за детекцију фазног померања рефлектоване светлости како би се одредила дубина и удаљеност.

Фазни помак помоћу АМ таласа

Модулацијом амплитуде, ствара се синусоидни извор светлости са познатом фреквенцијом, што омогућава детектору да одреди фазни помак рефлектоване светлости користећи следећу формулу:

где је c брзина светлости (c = 3 × 10^8 m/s), λ је таласна дужина (λ = 15 m), а f је фреквенција, свака тачка на сензору се може лако израчунати у дубину.

Све се ово дешава веома брзо док радимо брзином светлости. Можете ли да замислите прецизност и брзину којом сензори могу да мере? Дозволите ми да наведем пример, светлост путује брзином од 300.000 километара у секунди, ако је објекат удаљен 5 метара од вас, временска разлика између изласка светлости из камере и повратка је око 33 наносекунде, што је еквивалентно само 0,000000033 секунде! Вaу! А да не спомињемо да ће вам снимљени подаци дати тачну 3Д дигиталну репрезентацију за сваки пиксел на слици.

Без обзира на коришћени принцип, обезбеђивање извора светлости који осветљава целу сцену омогућава сензору да одреди дубину свих тачака. Такав резултат вам даје мапу удаљености где сваки пиксел кодира удаљеност до одговарајуће тачке у сцени. Следи пример графикона распона ToF-а:

Пример графикона распона ToF-а

Сада када знамо да ToF сензори функционишу, зашто су добри? Зашто их користити? За шта су добри? Не брините, постоје многе предности коришћења ToF сензора, али наравно постоје и нека ограничења.

3. Предности коришћења сензора за мерење времена лета

Прецизно и брзо мерење

У поређењу са другим сензорима удаљености као што су ултразвук или ласери, сензори времена лета су у стању да веома брзо саставе 3Д слику сцене. На пример, ToF камера то може да уради само једном. Не само то, ToF сензор је у стању да прецизно детектује објекте за кратко време и на њега не утичу влажност, притисак ваздуха и температура, што га чини погодним за употребу и у затвореном и на отвореном простору.

дуге стазе

Пошто ToF сензори користе ласере, они су такође способни да мере велике удаљености и домете са великом тачношћу. ToF сензори су флексибилни јер су у стању да детектују блиске и удаљене објекте свих облика и величина.

Такође је флексибилан у смислу да можете прилагодити оптику система за оптималне перформансе, где можете одабрати типове предајника и пријемника и сочива да бисте добили жељено видно поље.

Безбедност

Забринут да је ласер изТофДа ли ће вам сензор повредити очи? Не брините! Многи ToF сензори сада користе инфрацрвени ласер мале снаге као извор светлости и покрећу га модулисаним импулсима. Сензор испуњава безбедносне стандарде класе 1 за ласере како би се осигурала његова безбедност за људско око.

исплативо

У поређењу са другим технологијама 3Д скенирања дубинског опсега као што су системи камера са структурираном светлошћу или ласерски даљиномери, ToF сензори су много јефтинији у поређењу са њима.

Упркос свим овим ограничењима, ToF је и даље веома поуздан и веома брз метод за снимање 3D информација.

4. Ограничења ToF-а

Иако ToF има много предности, он такође има ограничења. Нека од ограничења ToF-а укључују:

• Расејана светлост

Ако су веома светле површине веома близу вашег ToF сензора, оне могу расејати превише светлости у ваш пријемник и створити артефакте и нежељене рефлексије, јер ваш ToF сензор треба да рефлектује светлост тек када је мерење спремно.

• Вишеструки одрази

Када се ToF сензори користе на угловима и конкавним облицима, могу изазвати нежељене рефлексије, јер се светлост може више пута одбити, искривљујући мерење.

• Амбијентално светло

Коришћење ToF камере на отвореном при јаком сунцу може отежати употребу на отвореном. То је због високог интензитета сунчеве светлости који узрокује брзо засићење пиксела сензора, што онемогућава детекцију стварне светлости рефлектоване од објекта.

• Закључак

ToF сензори иToF објективможе се користити у разним применама. Од 3Д мапирања, индустријске аутоматизације, детекције препрека, аутономних аутомобила, пољопривреде, роботике, навигације у затвореном простору, препознавања гестова, скенирања објеката, мерења, надзора до проширене стварности! Примене ToF технологије су бескрајне.

Можете нас контактирати за све потребе везане за ToF сочива.

Чуанг Ан Оптоелектроника се фокусира на оптичка сочива високе дефиниције како би створила савршен визуелни бренд

Чуанг Ан Оптоелектроника је сада произвела разнеTOF сочивакао што су:

ЦХ3651А ф3.6мм Ф1.2 1/2″ ИР850нм

ЦХ3651Б ф3.6мм Ф1.2 1/2″ ИР940нм

ЦХ3652А ф3.3мм Ф1.1 1/3″ ИР850нм

ЦХ3652Б ф3.3мм Ф1.1 1/3″ ИР940нм

ЦХ3653А ф3.9мм Ф1.1 1/3″ ИР850нм

ЦХ3653Б ф3.9мм Ф1.1 1/3″ ИР940нм

CH3654A f5.0mm F1.1 1/3″ IR850nm

CH3654B f5.0mm F1.1 1/3″ IR940nm