1. Kihisi cha wakati wa kuruka (ToF) ni nini?

Kamera ya wakati wa kuruka ni nini? Je, ni kamera inayopiga picha za ndege inaporuka? Je, ina uhusiano wowote na ndege au ndege? Kweli, iko mbali sana!

ToF ni kipimo cha muda unaochukua kwa kitu, chembe au wimbi kusafiri umbali. Je, unajua kwamba mfumo wa sonar wa popo hufanya kazi? Mfumo wa muda wa kuruka ni sawa!

Kuna aina nyingi za vitambuzi vya wakati wa kuruka, lakini vingi ni kamera za wakati wa kuruka na vitambuzi vya leza, ambavyo hutumia teknolojia inayoitwa lidar (kugundua na kuchambua mwanga) kupima kina cha sehemu mbalimbali kwenye picha kwa kuiangaza kwa mwanga wa infrared.

Data inayozalishwa na kunaswa kwa kutumia vitambuzi vya ToF ni muhimu sana kwani inaweza kutoa ugunduzi wa watembea kwa miguu, uthibitishaji wa mtumiaji kulingana na sura za uso, uchoraji ramani wa mazingira kwa kutumia algoriti za SLAM (ujanibishaji na uchoraji ramani kwa wakati mmoja), na zaidi.

Mfumo huu unatumika sana katika roboti, magari yanayojiendesha yenyewe, na hata sasa kifaa chako cha mkononi. Kwa mfano, ikiwa unatumia Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ, n.k., simu yako ina kamera ya ToF!

Kamera ya ToF

2. Kipima muda wa kuruka hufanyaje kazi?

Sasa, tungependa kutoa utangulizi mfupi wa kitambuzi cha wakati wa kuruka ni nini na jinsi kinavyofanya kazi.

ToFVihisi hutumia leza ndogo kutoa mwanga wa infrared, ambapo mwanga unaotokana huruka kutoka kwenye kitu chochote na kurudi kwenye kihisi. Kulingana na tofauti ya muda kati ya utoaji wa mwanga na kurudi kwenye kihisi baada ya kuakisiwa na kitu, kihisi kinaweza kupima umbali kati ya kitu na kihisi.

Leo, tutachunguza njia mbili za jinsi ToF inavyotumia muda wa kusafiri ili kubaini umbali na kina: kutumia mapigo ya muda, na kutumia mabadiliko ya awamu ya mawimbi yaliyobadilishwa ukubwa.

Tumia mapigo ya muda

Kwa mfano, inafanya kazi kwa kuangazia shabaha kwa leza, kisha kupima mwanga unaoakisiwa kwa kichanganuzi, na kisha kutumia kasi ya mwanga kuzidisha umbali wa kitu ili kuhesabu kwa usahihi umbali uliosafiri. Zaidi ya hayo, tofauti katika muda wa kurudi kwa leza na urefu wa wimbi hutumika kutengeneza uwakilishi sahihi wa 3D ya kidijitali na vipengele vya uso wa shabaha, na kuchora ramani ya vipengele vyake vya kibinafsi.

Kama unavyoona hapo juu, mwanga wa leza huzimwa na kisha huruka kutoka kwenye kitu hicho kurudi kwenye kitambuzi. Kwa muda wa kurudi kwa leza, kamera za ToF zinaweza kupima umbali sahihi katika kipindi kifupi kutokana na kasi ya usafiri wa mwanga. (ToF hubadilika kuwa umbali) Hii ndiyo fomula ambayo mchambuzi hutumia kufikia umbali halisi wa kitu:

(kasi ya mwanga x wakati wa kuruka) / 2

ToF hubadilisha kuwa umbali

Kama unavyoona, kipima muda kitaanza wakati taa imezimwa, na mpokeaji anapopokea taa ya kurudi, kipima muda kitarudisha muda. Unapotoa mara mbili, "wakati wa kuruka" wa mwanga hupatikana, na kasi ya mwanga ni thabiti, kwa hivyo umbali unaweza kuhesabiwa kwa urahisi kwa kutumia fomula hapo juu. Kwa njia hii, nukta zote kwenye uso wa kitu zinaweza kuamuliwa.

Tumia mabadiliko ya awamu ya wimbi la AM

Kisha,ToFpia inaweza kutumia mawimbi yanayoendelea kugundua mabadiliko ya awamu ya mwanga unaoakisiwa ili kubaini kina na umbali.

Mabadiliko ya awamu kwa kutumia wimbi la AM

Kwa kurekebisha amplitude, huunda chanzo cha mwanga cha sinusoidal chenye masafa yanayojulikana, na kuruhusu kigunduzi kubaini mabadiliko ya awamu ya mwanga unaoakisiwa kwa kutumia fomula ifuatayo:

ambapo c ni kasi ya mwanga (c = 3 × 10^8 m/s), λ ni urefu wa wimbi (λ = 15 m), na f ni masafa, kila nukta kwenye kitambuzi inaweza kuhesabiwa kwa urahisi kwa kina.

Mambo haya yote hutokea haraka sana tunapofanya kazi kwa kasi ya mwanga. Je, unaweza kufikiria usahihi na kasi ambayo vitambuzi vinaweza kupima? Acha nitoe mfano, mwanga husafiri kwa kasi ya kilomita 300,000 kwa sekunde, ikiwa kitu kiko umbali wa mita 5 kutoka kwako, tofauti ya muda kati ya mwanga unaotoka kwenye kamera na kurudi ni takriban sekunde 33 za nano, ambayo ni sawa na sekunde 0.000000033 tu! Wow! Bila kusahau, data iliyonaswa itakupa uwakilishi sahihi wa kidijitali wa 3D kwa kila pikseli kwenye picha.

Bila kujali kanuni inayotumika, kutoa chanzo cha mwanga kinachoangazia eneo lote huruhusu kitambuzi kubaini kina cha nukta zote. Matokeo kama hayo hukupa ramani ya umbali ambapo kila pikseli husimba umbali hadi sehemu inayolingana katika eneo. Ifuatayo ni mfano wa grafu ya masafa ya ToF:

Mfano wa grafu ya masafa ya ToF

Sasa kwa kuwa tunajua kwamba ToF inafanya kazi, kwa nini ni nzuri? Kwa nini uitumie? Je, ni nzuri kwa nini? Usijali, kuna faida nyingi za kutumia kitambuzi cha ToF, lakini bila shaka kuna mapungufu kadhaa.

3. Faida za kutumia vitambuzi vya wakati wa kuruka

Kipimo sahihi na cha haraka

Ikilinganishwa na vitambuzi vingine vya umbali kama vile ultrasound au leza, vitambuzi vya wakati wa kuruka vinaweza kutunga picha ya 3D ya tukio haraka sana. Kwa mfano, kamera ya ToF inaweza kufanya hivi mara moja tu. Sio hivyo tu, kitambuzi cha ToF kinaweza kugundua vitu kwa usahihi kwa muda mfupi na hakiathiriwa na unyevunyevu, shinikizo la hewa na halijoto, na kuifanya iweze kutumika ndani na nje.

umbali mrefu

Kwa kuwa vitambuzi vya ToF hutumia leza, pia vina uwezo wa kupima umbali mrefu na masafa kwa usahihi wa hali ya juu. Vitambuzi vya ToF vinaweza kunyumbulika kwa sababu vinaweza kugundua vitu vilivyo karibu na mbali vya maumbo na ukubwa wote.

Pia inanyumbulika kwa maana kwamba unaweza kubinafsisha optiki za mfumo kwa utendaji bora, ambapo unaweza kuchagua aina na lenzi za kisambaza na kipokeaji ili kupata sehemu ya kuona inayohitajika.

Usalama

Nilihofia kwamba leza kutokaToFSensa itaumiza macho yako? Usijali! Sensa nyingi za ToF sasa hutumia leza ya infrared yenye nguvu ndogo kama chanzo cha mwanga na huiendesha kwa mapigo yaliyorekebishwa. Sensa inakidhi viwango vya usalama vya leza ya Daraja la 1 ili kuhakikisha kuwa ni salama kwa macho ya mwanadamu.

gharama nafuu

Ikilinganishwa na teknolojia zingine za kuchanganua masafa ya kina cha 3D kama vile mifumo ya kamera nyepesi iliyopangwa au vifaa vya kutafuta masafa vya leza, vitambuzi vya ToF ni vya bei nafuu zaidi ikilinganishwa na hivyo.

Licha ya mapungufu haya yote, ToF bado ni njia ya kuaminika sana na ya haraka sana ya kunasa taarifa za 3D.

4. Mapungufu ya ToF

Ingawa ToF ina faida nyingi, pia ina mapungufu. Baadhi ya mapungufu ya ToF ni pamoja na:

• Mwanga uliotawanyika

Ikiwa nyuso zenye mwangaza mwingi ziko karibu sana na kitambuzi chako cha ToF, zinaweza kutawanya mwanga mwingi sana kwenye kipokezi chako na kuunda mabaki na tafakari zisizohitajika, kwa kuwa kitambuzi chako cha ToF kinahitaji tu kuakisi mwanga mara tu kipimo kikiwa tayari.

• Tafakari nyingi

Unapotumia vitambuzi vya ToF kwenye pembe na maumbo yaliyopinda, vinaweza kusababisha tafakari zisizohitajika, kwani mwanga unaweza kuruka mara nyingi, na kupotosha kipimo.

• Mwangaza wa mazingira

Kutumia kamera ya ToF nje kwenye mwanga mkali wa jua kunaweza kufanya matumizi ya nje kuwa magumu. Hii ni kutokana na nguvu kubwa ya mwanga wa jua kusababisha pikseli za kitambuzi kujaa haraka, na kufanya iwe vigumu kugundua mwanga halisi unaoakisiwa kutoka kwenye kitu hicho.

• Hitimisho

Vihisi vya ToF naLenzi ya ToFinaweza kutumika katika matumizi mbalimbali. Kuanzia Ramani ya 3D, Otomatiki ya Viwanda, Kugundua Vikwazo, Magari Yanayojiendesha Yenyewe, Kilimo, Roboti, Urambazaji wa Ndani, Utambuzi wa Ishara, Uchanganuzi wa Vitu, Vipimo, Ufuatiliaji hadi Uhalisia Ulioboreshwa! Matumizi ya teknolojia ya ToF hayana mwisho.

Unaweza kuwasiliana nasi kwa mahitaji yoyote ya lenzi za ToF.

Chuang An Optoelectronics inazingatia lenzi za macho zenye ubora wa hali ya juu ili kuunda chapa bora ya kuona

Chuang An Optoelectronics sasa imetengeneza aina mbalimbali zaLenzi za TOFkama vile:

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