1. டைம்-ஆஃப்-ஃப்ளைட் (ToF) சென்சார் என்றால் என்ன?

டைம்-ஆஃப்-ஃப்ளைட் கேமரா என்றால் என்ன? அது விமானத்தின் பயணத்தைப் பதிவு செய்யும் கேமராவா? அதற்கும் விமானங்களுக்கும் ஏதேனும் தொடர்பு உள்ளதா? உண்மையில், அதற்கும் இதற்கும் வெகு தொலைவு உள்ளது!

பயண நேரம் (ToF) என்பது ஒரு பொருள், துகள் அல்லது அலை ஒரு குறிப்பிட்ட தூரத்தைக் கடக்க எடுக்கும் நேரத்தின் அளவீடு ஆகும். வௌவாலின் சோனார் அமைப்பு செயல்படுகிறது என்பது உங்களுக்குத் தெரியுமா? பயண நேர அமைப்பும் அது போன்றதுதான்!

பயண நேர உணர்விகள் பல வகைகளில் உள்ளன, ஆனால் அவற்றில் பெரும்பாலானவை பயண நேர கேமராக்கள் மற்றும் லேசர் ஸ்கேனர்கள் ஆகும். இவை, ஒரு படத்தின் மீது அகச்சிவப்பு ஒளியைப் பாய்ச்சி, அதிலுள்ள பல்வேறு புள்ளிகளின் ஆழத்தை அளவிடுவதற்கு லிடார் (ஒளி கண்டறிதல் மற்றும் வரம்பிடல்) எனப்படும் தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்துகின்றன.

ToF சென்சார்களைப் பயன்படுத்தி உருவாக்கப்பட்டு சேகரிக்கப்படும் தரவுகள் மிகவும் பயனுள்ளவை. ஏனெனில், அவை பாதசாரிகளைக் கண்டறிதல், முக அம்சங்களின் அடிப்படையில் பயனரை அங்கீகரித்தல், SLAM (ஒரே நேரத்தில் இடத்தைக் கண்டறிதல் மற்றும் வரைபடமாக்குதல்) வழிமுறைகளைப் பயன்படுத்திச் சூழலை வரைபடமாக்குதல் போன்ற பலவற்றை வழங்குகின்றன.

இந்த அமைப்பு உண்மையில் ரோபோக்கள், தானியங்கி கார்கள் மற்றும் தற்போது உங்கள் மொபைல் சாதனத்திலும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. உதாரணமாக, நீங்கள் Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ போன்றவற்றைப் பயன்படுத்தினால், உங்கள் ஃபோனில் ToF கேமரா உள்ளது!

ஒரு ToF கேமரா

2. பயண நேர உணரி எவ்வாறு செயல்படுகிறது?

இப்போது, ​​டைம்-ஆஃப்-ஃப்ளைட் சென்சார் என்றால் என்ன, அது எவ்வாறு செயல்படுகிறது என்பது குறித்து ஒரு சுருக்கமான அறிமுகத்தை வழங்க விரும்புகிறோம்.

ToFசென்சார்கள் அகச்சிவப்பு ஒளியை உமிழ சிறிய லேசர்களைப் பயன்படுத்துகின்றன, இதன் விளைவாக உருவாகும் ஒளி எந்தவொரு பொருளின் மீதும் பட்டுத் தெறித்து சென்சாருக்குத் திரும்புகிறது. ஒளி உமிழப்படுவதற்கும், பொருளால் தெறிக்கப்பட்டு சென்சாருக்குத் திரும்புவதற்கும் இடையிலான நேர வேறுபாட்டின் அடிப்படையில், சென்சாரால் பொருளுக்கும் சென்சாருக்கும் இடையிலான தூரத்தை அளவிட முடியும்.

இன்று, ToF பயண நேரத்தைப் பயன்படுத்தி தூரம் மற்றும் ஆழத்தை நிர்ணயிக்கும் இரண்டு வழிகளை நாம் ஆராய்வோம்: நேரத் துடிப்புகளைப் பயன்படுத்துதல் மற்றும் வீச்சு பண்பேற்றப்பட்ட அலைகளின் கட்ட மாற்றத்தைப் பயன்படுத்துதல்.

நேரப்படுத்தப்பட்ட துடிப்புகளைப் பயன்படுத்தவும்

உதாரணமாக, இது ஒரு இலக்கை லேசர் மூலம் ஒளியூட்டி, பின்னர் ஸ்கேனர் மூலம் பிரதிபலித்த ஒளியை அளந்து, அதன்பின் ஒளியின் வேகத்தைப் பயன்படுத்தி பொருளின் தூரத்தைக் கணித்து, அது பயணித்த தூரத்தைத் துல்லியமாகக் கணக்கிடுகிறது. மேலும், லேசரின் திரும்பும் நேரம் மற்றும் அலைநீளத்தில் உள்ள வேறுபாட்டைப் பயன்படுத்தி, இலக்கின் துல்லியமான டிஜிட்டல் முப்பரிமாணப் பிரதிநிதித்துவம் மற்றும் மேற்பரப்பு அம்சங்கள் உருவாக்கப்பட்டு, அதன் தனிப்பட்ட அம்சங்கள் காட்சி ரீதியாக வரைபடமாக்கப்படுகின்றன.

நீங்கள் மேலே காண்பது போல், லேசர் ஒளி செலுத்தப்பட்டு, பொருளின் மீது பட்டுத் தெறித்து மீண்டும் சென்சாருக்குத் திரும்புகிறது. ஒளியின் பயண வேகத்தைக் கருத்தில் கொண்டு, லேசரின் இந்தத் திரும்பும் நேரத்தின் மூலம், ToF கேமராக்களால் குறுகிய காலத்தில் துல்லியமான தூரங்களை அளவிட முடிகிறது. (ToF, தூரமாக மாற்றுகிறது) ஒரு பொருளின் சரியான தூரத்தைக் கண்டறிய ஒரு ஆய்வாளர் பயன்படுத்தும் சூத்திரம் இதுதான்:

(ஒளியின் வேகம் x பயண நேரம்) / 2

ToF தூரமாக மாற்றப்படுகிறது

நீங்கள் காண்பது போல, ஒளி அணைக்கப்படும்போது டைமர் இயங்கத் தொடங்கும், மேலும் ரிசீவர் திரும்பி வரும் ஒளியைப் பெறும்போது, ​​டைமர் நேரத்தைக் காட்டும். இதிலிருந்து இருமுறை கழிக்கும்போது, ​​ஒளியின் "பயண நேரம்" கிடைக்கிறது, மேலும் ஒளியின் வேகம் மாறிலியாக இருப்பதால், மேலே உள்ள சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி தூரத்தை எளிதாகக் கணக்கிடலாம். இந்த வழியில், பொருளின் மேற்பரப்பில் உள்ள அனைத்துப் புள்ளிகளையும் கண்டறிய முடியும்.

AM அலையின் கட்ட மாற்றத்தைப் பயன்படுத்தவும்

அடுத்து,ToFஆழத்தையும் தூரத்தையும் நிர்ணயிப்பதற்காக, பிரதிபலித்த ஒளியின் கட்ட மாற்றத்தைக் கண்டறிய தொடர் அலைகளையும் பயன்படுத்தலாம்.

AM அலையைப் பயன்படுத்தி கட்ட மாற்றம்

வீச்சைப் பண்பேற்றம் செய்வதன் மூலம், அது அறியப்பட்ட அதிர்வெண்ணுடன் ஒரு சைனசாய்டல் ஒளி மூலத்தை உருவாக்குகிறது, இது பின்வரும் சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி பிரதிபலித்த ஒளியின் கட்ட மாற்றத்தைக் கண்டறிய உணரியை அனுமதிக்கிறது:

இதில் c என்பது ஒளியின் வேகம் (c = 3 × 10^8 மீ/வி), λ என்பது அலைநீளம் (λ = 15 மீ), மற்றும் f என்பது அதிர்வெண் ஆகும். இவற்றைக் கொண்டு, உணரியில் உள்ள ஒவ்வொரு புள்ளியின் ஆழத்தையும் எளிதாகக் கணக்கிட முடியும்.

நாம் ஒளியின் வேகத்தில் செயல்படுவதால், இவை அனைத்தும் மிக வேகமாக நிகழ்கின்றன. சென்சார்கள் எவ்வளவு துல்லியமாகவும் வேகமாகவும் அளவிட முடியும் என்பதை உங்களால் கற்பனை செய்து பார்க்க முடிகிறதா? ஒரு உதாரணம் சொல்கிறேன், ஒளி வினாடிக்கு 300,000 கிலோமீட்டர் வேகத்தில் பயணிக்கிறது. ஒரு பொருள் உங்களிடமிருந்து 5 மீட்டர் தொலைவில் இருந்தால், கேமராவிலிருந்து ஒளி புறப்பட்டுத் திரும்புவதற்கு இடையிலான நேர வித்தியாசம் சுமார் 33 நானோநொடிகள் ஆகும், இது வெறும் 0.000000033 வினாடிகளுக்கு மட்டுமே சமம்! ஆச்சரியம்! அதுமட்டுமின்றி, சேகரிக்கப்பட்ட தரவுகள், படத்தில் உள்ள ஒவ்வொரு பிக்சலுக்கும் ஒரு துல்லியமான முப்பரிமாண (3D) டிஜிட்டல் வடிவத்தை உங்களுக்கு வழங்கும்.

பயன்படுத்தப்படும் கொள்கையைப் பொருட்படுத்தாமல், முழு காட்சியையும் ஒளிரச் செய்யும் ஒரு ஒளி மூலத்தை வழங்குவது, அனைத்துப் புள்ளிகளின் ஆழத்தையும் கண்டறிய உணரியை அனுமதிக்கிறது. அத்தகைய ஒரு முடிவு உங்களுக்கு ஒரு தூர வரைபடத்தை அளிக்கிறது, அதில் ஒவ்வொரு பிக்சலும் காட்சியில் உள்ள அதனுடன் தொடர்புடைய புள்ளிக்கு உள்ள தூரத்தைக் குறியீடாக்குகிறது. பின்வருவது ToF வரம்பு வரைபடத்திற்கான ஒரு எடுத்துக்காட்டு:

ToF வரம்பு வரைபடத்தின் ஒரு எடுத்துக்காட்டு

ToF செயல்படுகிறது என்று இப்போது நமக்குத் தெரிந்துவிட்டது, அது ஏன் நல்லது? அதை ஏன் பயன்படுத்த வேண்டும்? அதனால் என்ன பயன்? கவலைப்பட வேண்டாம், ToF சென்சாரைப் பயன்படுத்துவதில் பல நன்மைகள் உள்ளன, ஆனால் நிச்சயமாக சில வரம்புகளும் இருக்கின்றன.

3. டைம்-ஆஃப்-ஃப்ளைட் சென்சார்களைப் பயன்படுத்துவதன் நன்மைகள்

துல்லியமான மற்றும் வேகமான அளவீடு

அல்ட்ராசவுண்ட் அல்லது லேசர் போன்ற மற்ற தொலைவு உணரிகளுடன் ஒப்பிடுகையில், டைம்-ஆஃப்-ஃபிளைட் (ToF) உணரிகளால் ஒரு காட்சியின் முப்பரிமாணப் படத்தை மிக விரைவாக உருவாக்க முடியும். உதாரணமாக, ஒரு ToF கேமராவால் இதை ஒரே ஒரு முறை மட்டுமே செய்ய முடியும். அதுமட்டுமின்றி, ToF உணரியானது குறுகிய நேரத்தில் பொருட்களைத் துல்லியமாகக் கண்டறிவதோடு, ஈரப்பதம், காற்று அழுத்தம் மற்றும் வெப்பநிலை ஆகியவற்றால் பாதிக்கப்படுவதில்லை. இதனால், இது உட்புற மற்றும் வெளிப்புறப் பயன்பாடு ஆகிய இரண்டிற்கும் ஏற்றதாக அமைகிறது.

நீண்ட தூரம்

ToF சென்சார்கள் லேசர்களைப் பயன்படுத்துவதால், அவற்றால் நீண்ட தூரங்களையும் வரம்புகளையும் அதிகத் துல்லியத்துடன் அளவிடவும் முடியும். ToF சென்சார்கள் நெகிழ்வானவை, ஏனெனில் அவற்றால் அனைத்து வடிவங்கள் மற்றும் அளவுகளில் உள்ள அருகிலுள்ள மற்றும் தொலைவிலுள்ள பொருட்களைக் கண்டறிய முடியும்.

உகந்த செயல்திறனுக்காக அமைப்பின் ஒளியியலைத் தனிப்பயனாக்க முடியும் என்பதால் இது நெகிழ்வானதாகவும் உள்ளது; இதில் நீங்கள் விரும்பிய பார்வைப் புலத்தைப் பெறுவதற்கு டிரான்ஸ்மிட்டர், ரிசீவர் வகைகள் மற்றும் லென்ஸ்களைத் தேர்ந்தெடுக்கலாம்.

பாதுகாப்பு

லேசரிலிருந்து வருவதைப் பற்றி கவலைToFசென்சார் உங்கள் கண்களைப் பாதிக்குமா? கவலை வேண்டாம்! தற்போது பல ToF சென்சார்கள், குறைந்த ஆற்றல் கொண்ட அகச்சிவப்பு லேசரை ஒளி மூலமாகப் பயன்படுத்தி, அதை பண்பேற்றப்பட்ட துடிப்புகள் மூலம் இயக்குகின்றன. இந்த சென்சார், மனிதக் கண்ணுக்குப் பாதுகாப்பானது என்பதை உறுதிசெய்ய, வகுப்பு 1 லேசர் பாதுகாப்புத் தரநிலைகளைப் பூர்த்தி செய்கிறது.

செலவு குறைந்த

கட்டமைக்கப்பட்ட ஒளி கேமரா அமைப்புகள் அல்லது லேசர் ரேஞ்ச்ஃபைண்டர்கள் போன்ற மற்ற 3D ஆழ வரம்பு ஸ்கேனிங் தொழில்நுட்பங்களுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​ToF சென்சார்கள் மிகவும் மலிவானவை.

இந்த வரம்புகள் அனைத்தும் இருந்தபோதிலும், ToF இப்போதும் மிகவும் நம்பகமானதாகவும், முப்பரிமாணத் தகவல்களைப் பதிவுசெய்யும் மிக வேகமான முறையாகவும் உள்ளது.

4. ToF இன் வரம்புகள்

ToF-க்கு பல நன்மைகள் இருந்தாலும், அதற்கு சில வரம்புகளும் உள்ளன. ToF-இன் சில வரம்புகள் பின்வருமாறு:

• சிதறிய ஒளி

உங்கள் ToF சென்சாருக்கு மிக அருகில் மிகவும் பிரகாசமான பரப்புகள் இருந்தால், அவை உங்கள் ரிசீவரில் அதிகப்படியான ஒளியைச் சிதறடித்து, செயற்கைப் பிழைகளையும் தேவையற்ற பிரதிபலிப்புகளையும் உருவாக்கக்கூடும். ஏனெனில், அளவீடு தயாரானதும் மட்டுமே உங்கள் ToF சென்சார் ஒளியைப் பிரதிபலிக்க வேண்டும்.

• பல பிரதிபலிப்புகள்

மூலைகள் மற்றும் குழிவான வடிவங்களில் ToF சென்சார்களைப் பயன்படுத்தும்போது, ​​ஒளி பலமுறை பட்டுத் தெறிப்பதால், அவை தேவையற்ற பிரதிபலிப்புகளை ஏற்படுத்தி, அளவீட்டைச் சிதைக்கக்கூடும்.

• சுற்றுப்புற ஒளி

பிரகாசமான சூரிய ஒளியில் ToF கேமராவை வெளிப்புறத்தில் பயன்படுத்துவது சிரமத்தை ஏற்படுத்தக்கூடும். இதற்குக் காரணம், சூரிய ஒளியின் அதிகத் தீவிரம் சென்சார் பிக்சல்களை விரைவாக நிறைவுறச் செய்வதால், பொருளில் இருந்து பிரதிபலிக்கும் உண்மையான ஒளியைக் கண்டறிவது சாத்தியமற்றதாகிவிடுகிறது.

• முடிவுரை

ToF சென்சார்கள் மற்றும்ToF லென்ஸ்பல்வேறு பயன்பாடுகளில் இதைப் பயன்படுத்தலாம். முப்பரிமாண வரைபடமாக்கல், தொழில்துறை தானியக்கம், தடையைக் கண்டறிதல், தானியங்கி கார்கள், விவசாயம், ரோபோட்டிக்ஸ், உள்ளக வழிசெலுத்தல், சைகை அடையாளம் காணுதல், பொருள் வருடல், அளவீடுகள், கண்காணிப்பு முதல் ஆக்மென்டட் ரியாலிட்டி வரை! ToF தொழில்நுட்பத்தின் பயன்பாடுகள் முடிவற்றவை.

ToF லென்ஸ்கள் தொடர்பான எந்தத் தேவைகளுக்கும் நீங்கள் எங்களைத் தொடர்பு கொள்ளலாம்.

சுவாங் ஆன் ஆப்டோஎலக்ட்ரானிக்ஸ், ஒரு கச்சிதமான காட்சி பிராண்டை உருவாக்குவதற்காக உயர்-வரையறை ஒளியியல் வில்லைகளில் கவனம் செலுத்துகிறது.

சுவாங் ஆன் ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக்ஸ் தற்போது பலவிதமானவற்றை உற்பத்தி செய்துள்ளது.TOF லென்ஸ்கள்உதாரணமாக:

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