1. Очыш вакыты (ToF) сенсоры нәрсә ул?

Очыш вакытын күрсәтүче камера нәрсә ул? Самолетның очышын төшерә торган камерамы? Аның самолетлар яки очкычлар белән ниндидер бәйләнеше бармы? Әйе, ул чыннан да еракта!

ToF - объектның, кисәкчәнең яки ​​дулкынның ераклыкка очу вакытын үлчәү. Ярканатның сонар системасы эшләвен беләсезме? Очу вакыты системасы да охшаш!

Очыш вакытын билгеләүче сенсорларның күп төрләре бар, ләкин күбесе очыш вакытын билгеләүче камералар һәм лазер сканерлары, алар лидар (яктылыкны ачыклау һәм диапазонны үлчәү) дип аталган технологияне кулланып, рәсемдәге төрле нокталарның тирәнлеген инфракызыл яктылык белән яктырталар.

ToF сенсорлары ярдәмендә булдырылган һәм алынган мәгълүматлар бик файдалы, чөнки алар җәяүлеләрне ачыклау, йөз үзенчәлекләре нигезендә кулланучыны аутентификацияләү, SLAM (бер үк вакытта локализацияләү һәм картага төшерү) алгоритмнарын кулланып әйләнә-тирә мохитне картага төшерү һәм башка күп нәрсәләрне тәэмин итә ала.

Бу система, чынлыкта, роботларда, үз-үзен йөртүче машиналарда, хәтта хәзер дә сезнең мобиль җайланмаларда киң кулланыла. Мәсәлән, әгәр сез Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ һ.б. куллансагыз, телефоныгызда ToF камерасы бар!

ToF камерасы

2. Очыш вакытын билгеләүче сенсор ничек эшли?

Хәзер без очыш вакыты сенсоры нәрсә ул һәм аның ничек эшләве турында кыскача мәгълүмат бирергә телибез.

ToFДатчиклар инфракызыл яктылык чыгару өчен кечкенә лазерлар кулланалар, анда барлыкка килгән яктылык теләсә нинди объекттан сикереп чыга һәм датчикка кире кайта. Яктылык чыгару һәм объект тарафыннан чагылганнан соң датчикка кире кайту арасындагы вакыт аермасына нигезләнеп, датчик объект белән датчик арасындагы араны үлчи ала.

Бүген без ToF'ның ераклыкны һәм тирәнлекне билгеләү өчен сәяхәт вакытын ничек куллануының 2 ысулын тикшерәчәкбез: вакыт импульсларын куллану һәм амплитуда модуляцияләнгән дулкыннарның фаза күчешен куллану.

Вакытлы импульсларны кулланыгыз

Мәсәлән, ул максатны лазер белән яктырту, аннары сканер белән чагылган яктылыкны үлчәү һәм аннары яктылык тизлеген кулланып, объектның арасын экстраполяцияләү юлы белән эшли, шул рәвешле үткән араны төгәл исәпләп чыгара. Моннан тыш, лазерның кире кайту вакыты һәм дулкын озынлыгындагы аерма максатның төгәл цифрлы 3D күренешен һәм өслек үзенчәлекләрен ясау, һәм аның аерым үзенчәлекләрен визуаль рәвештә картага төшерү өчен кулланыла.

Югарыда күрсәтелгәнчә, лазер нуры чыгарыла, аннары объекттан сенсорга кире кайта. Лазерның кире кайту вакыты белән ToF камералары яктылыкның таралу тизлеген исәпкә алып, кыска вакыт эчендә төгәл араларны үлчи ала. (ToF ераклыкка әйләнә) Бу аналитик объектның төгәл аралыгын билгеләү өчен куллана торган формула:

(яктылык тизлеге х очыш вакыты) / 2

ToF ераклыкка әйләнә

Күргәнегезчә, таймер ут сүнгән вакытта эшли башлаячак, ә кабул итүче кире утны алгач, таймер вакытны кире кайтарачак. Ике тапкыр алып ташлаганда, яктылыкның "очыш вакыты" алына, һәм яктылык тизлеге даими була, шуңа күрә ераклыкны югарыдагы формула ярдәмендә җиңел исәпләп була. Шулай итеп, объект өслегендәге барлык нокталарны да билгеләргә мөмкин.

AM дулкынының фаза күчешен кулланыгыз

Киләсе,ToFшулай ук ​​тирәнлекне һәм ераклыкны билгеләү өчен чагылдырылган яктылыкның фаза күчешен ачыклау өчен өзлексез дулкыннарны куллана ала.

AM дулкыны ярдәмендә фаза күчеше

Амплитуданы модуляцияләү юлы белән, ул билгеле ешлыклы синусоидаль яктылык чыганагын булдыра, бу детекторга түбәндәге формула ярдәмендә чагылган яктылыкның фаза күчешен билгеләргә мөмкинлек бирә:

монда c - яктылык тизлеге (c = 3 × 10^8 м/с), λ - дулкын озынлыгы (λ = 15 м), ә f - ешлык, сенсордагы һәр ноктаны җиңел генә тирәнтен исәпләп була.

Болар барысы да без яктылык тизлегендә эшләгәндә бик тиз бара. Сез сенсорларның нинди төгәллек һәм тизлек белән үлчи алуын күз алдыгызга китерә аласызмы? Мисал китерим, яктылык секундына 300 000 километр тизлектә хәрәкәт итә, әгәр объект сездән 5 м ераклыкта булса, яктылыкның камерадан чыгуы һәм кире кайтуы арасындагы вакыт аермасы якынча 33 наносекунд тәшкил итә, бу нибары 0,000000033 секундка тигез! Вау! Шунысын да әйтергә кирәк, төшерелгән мәгълүматлар сезгә рәсемдәге һәр пиксель өчен төгәл 3D цифрлы күренеш бирәчәк.

Кулланылган принципка карамастан, бөтен күренешне яктыртучы яктылык чыганагы белән тәэмин итү сенсорга барлык нокталарның тирәнлеген билгеләргә мөмкинлек бирә. Мондый нәтиҗә сезгә һәр пиксель күренештәге тиешле ноктага кадәр араны кодлый торган ераклык картасын бирә. Түбәндә ToF диапазон графигының мисалы китерелгән:

ToF диапазоны графигына мисал

Хәзер без ToF эшләвен белгәнгә, ул ни өчен яхшы? Ни өчен кулланырга? Алар нәрсә өчен файдалы? Борчылмагыз, ToF сенсорын куллануның күп өстенлекләре бар, ләкин, әлбәттә, кайбер чикләүләр дә бар.

3. Очыш вакытын билгеләүче сенсорларны куллануның өстенлекләре

Төгәл һәм тиз үлчәү

УЗИ яки лазер кебек башка ераклык сенсорлары белән чагыштырганда, очыш вакыты сенсорлары күренешнең 3D сурәтен бик тиз төзи ала. Мәсәлән, ToF камерасы моны бары тик бер тапкыр гына эшли ала. Моннан тыш, ToF сенсоры объектларны кыска вакыт эчендә төгәл ачыклый ала һәм дымлылыкка, һава басымына һәм температурага тәэсир итми, бу аны бина эчендә дә, тышта да куллану өчен яраклы итә.

ерак ара

ToF сенсорлары лазерлар кулланганлыктан, алар шулай ук ​​ерак араларны һәм диапазоннарны югары төгәллек белән үлчәү сәләтенә ия. ToF сенсорлары төрле формадагы һәм зурлыктагы якын һәм ерак объектларны ачыклый алганга күрә, алар сыгылмалы.

Шулай ук, ул системаның оптикасын оптималь эшләү өчен көйләргә мөмкинлек бирә, анда сез теләгән күрү кырын алу өчен тапшыргыч һәм кабул итүче төрләрен һәм линзаларны сайлый аласыз.

Куркынычсызлык

Лазердан борчылдымToFСенсор күзләрегезгә зыян китерерме? Борчылмагыз! Хәзер күп кенә ToF сенсорлары яктылык чыганагы буларак түбән куәтле инфракызыл лазер кулланалар һәм аны модуляцияләнгән импульслар белән эшлиләр. Сенсор кеше күзе өчен куркынычсыз булуын тәэмин итү өчен 1 нче класс лазер куркынычсызлыгы стандартларына туры килә.

чыгымлы

Структуралаштырылган яктылык камера системалары яки лазерлы диапазон үлчәү җайланмалары кебек башка 3D тирәнлек диапазонын сканерлау технологияләре белән чагыштырганда, ToF сенсорлары алар белән чагыштырганда күпкә арзанрак.

Бу чикләүләргә карамастан, ToF әле дә бик ышанычлы һәм 3D мәгълүматны алуның бик тиз ысулы булып тора.

4. ToF чикләүләре

ToF күп өстенлекләргә ия булса да, аның чикләүләре дә бар. ToF чикләүләренең кайберләре түбәндәгеләрне үз эченә ала:

• Сипарланган яктылык

Әгәр дә бик якты өслекләр ToF сенсорына бик якын булса, алар кабул итүчегә артык күп яктылык сибәргә һәм артефактлар һәм теләмәгән чагылышлар тудырырга мөмкин, чөнки ToF сенсоры яктылыкны үлчәү әзер булгач кына чагылдырырга тиеш.

• Күпсанлы чагылышлар

ToF сенсорларын почмакларда һәм батынкы формаларда кулланганда, алар теләмәгән чагылышларга китерергә мөмкин, чөнки яктылык берничә тапкыр сикереп, үлчәүне бозарга мөмкин.

• Әйләнә-тирә мохит яктылыгы

ToF камерасын ачык һавада якты кояш нурларында куллану ачык һавада куллануны катлауландырырга мөмкин. Бу кояш нурларының югары интенсивлыгы аркасында сенсор пиксельләре тиз туенып, объекттан чагылган чын яктылыкны ачыклау мөмкин түгел.

• Йомгак

ToF сенсорлары һәмToF объективтөрле кушымталарда кулланылырга мөмкин. 3D карталаштырудан алып, сәнәгать автоматизациясе, киртәләрне ачыклау, үз-үзен йөртүче машиналар, авыл хуҗалыгы, робототехника, бина эчендә навигация, ишарәләрне тану, объектларны сканерлау, үлчәүләр, күзәтүдән алып киңәйтелгән чынбарлыкка кадәр! ToF технологиясенең кулланылышлары чиксез.

ToF линзалары белән бәйле теләсә нинди ихтыяҗларыгыз өчен безнең белән элемтәгә керә аласыз.

Chuang An Optoelectronics компаниясе камил визуаль бренд булдыру өчен югары сыйфатлы оптик линзаларга игътибар итә.

Chuang An Optoelectronics хәзер төрле җитештерәTOF линзаларымәсәлән:

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