Ce este un senzor ToF?avantajele și dezavantajele sale

Ce este un senzor ToF? Ce face un senzor ToF?

Nu știu dacă sunteți familiarizați cu detectoarele de sonar, dar conform Wikipedia, un detector de sonar este un dispozitiv electronic care utilizează proprietățile undelor sonore care se propagă sub apă pentru a îndeplini sarcini subacvatice prin conversie electroacustică și procesarea informațiilor.
 
ToF înseamnă Time of Flight, iar senzorul Tof funcționează foarte similar cu un detector de sonar. Este folosit pentru a localiza obiecte și a face măsurători de distanță prin măsurarea timpului necesar pentru ca lumina să se reflecte înainte și înapoi de la traductor la obiect. Un traductor ToF este un tip de traductor care măsoară adâncimea și distanța până la un obiect prin utilizarea timpului de zbor. Adesea, senzorii ToF sunt numiți și "camere de adâncime" sau camere ToF.
 
Componentele cheie ale unui sistem de camere ToF

Un sistem de camere cu timp de zbor constă din trei componente principale:

1. Senzor ToF și modul senzor:Senzorul este componenta cheie a sistemului de camere ToF. Este capabil să colecteze lumina reflectată și să o convertească în date de adâncime pe pixeli. Cu cât rezoluția senzorului este mai mare, cu atât este mai bună calitatea hărții de adâncime.
2. Sursa de lumină:Camera ToF generează o sursă de lumină printr-un laser sau LED. De obiceiLumină NIR (infraroșu apropiat)cu o lungime de undă de 850 nm până la 940 nm.
3. Procesor de adâncime:Ajută la conversia datelor brute ale pixelilor și a datelor de fază provenite de la senzorul de imagine în informații de profunzime. Oferă imagini 2D IR (infraroșu) pasive și ajută la filtrarea zgomotului.

 
Cum funcționează un senzor ToF?

După cum am menționat mai sus, senzorul ToF măsoară distanța dintre senzor și obiectul care urmează să fie măsurat prin măsurarea diferenței de timp dintre emisia și reflexia luminii, deci care sunt pașii pentru a-l realiza?
Iată pașii senzorului ToF:

1. Emisie: Un impuls de lumină este emis de emițătorul de lumină infraroșu (IR) încorporat al senzorului sau de altă sursă de lumină reglabilă (de exemplu, laser sau LED).
2. Reflexie: Pulsul de lumină atinge un obiect și este reflectat înapoi la senzor. 
3. Detector: Folosind detectorul încorporat al senzorului, se măsoară timpul necesar pentru ca impulsul de lumină să călătorească de la emisie la atingerea obiectului și înapoi.
4. Calculul distanței: Folosind timpul de zbor măsurat și viteza cunoscută a luminii, senzorul poate calcula distanța până la obiect. Următoarea este formula pentru calcularea distanței.

Care sunt avantajele ToF?

Consum redus de energie

Tehnologia ToF folosește o singură sursă de lumină infraroșie pentru a măsura direct informațiile de adâncime și amplitudine din fiecare pixel. În plus, ToF necesită mai puțină procesare a datelor de adâncime decât alte tehnici de detectare a adâncimii intensive, cum ar fi lumina structurată sau viziunea stereo, economisind astfel energie suplimentară asupra procesului de aplicare

 
Precizie ridicată

Camerele cu senzori TOF oferă măsurători de adâncime extrem de precise, cu erori mici de măsurare și timpi de răspuns rapizi pentru aplicații care necesită măsurători de distanță foarte precise.
 

Real

Camerele cu senzor TOF pot obține imagini de adâncime în timp real, ceea ce este util pentru scenarii care necesită feedback rapid și aplicații în timp real.

Gamă dinamică largă

Camerele cu senzor TOF au un interval dinamic larg care menține măsurători precise ale adâncimii în diferite condiții de iluminare, făcându-le potrivite pentru o varietate de medii atât în interior, cât și în exterior.
Măsurare pe distanțe lungi
Deoarece senzorii ToF folosesc lasere, aceștia sunt capabili să măsoare distanțe lungi cu o precizie extremă. Ca urmare, senzorii ToF au flexibilitatea de a detecta obiecte apropiate și îndepărtate de toate formele și dimensiunile.
 

Rentabile

În comparație cu alte tehnologii de scanare 3D de adâncime, cum ar fi lumina structuratăSisteme de cameresau telemetre laser, senzorii ToF sunt relativ ieftini.
 

Care este dezavantajul TOF?

În ciuda numeroaselor beneficii ale ToF, există unele limitări tehnice.

 
Limitări de rezoluție

Camerele cu senzor TOF disponibile în prezent pe piață au de obicei o rezoluție scăzută, care poate să nu fie suficientă pentru aplicații care necesită un nivel ridicat de detaliu.
 

Artefacte din lumina împrăștiată

Dacă suprafețele obiectelor care urmează să fie măsurate sunt deosebit de luminoase și foarte apropiate de senzorul ToF, acestea pot împrăștia prea multă lumină în receptor și pot crea artefacte și reflexii nedorite.
 

Incertitudinea de măsurare datorată reflexiilor multiple

Când utilizați un senzor ToF pe colțuri și suprafețe concave, lumina poate fi reflectată de mai multe ori, iar aceste reflexii nedorite introduc o incertitudine semnificativă de măsurare. 

Lumina ambientală afectează negativ măsurătorile

Când utilizați un senzor ToF în aer liber într-o zi însorită, intensitatea ridicată a luminii solare poate provoca saturația rapidă a pixelilor senzorului, făcând imposibilă detectarea luminii reale reflectate de un obiect.

 
Domenii de aplicare pentru camerele cu senzori ToF

Roboți industriali:Cu ajutorul unei hărți de adâncime 3D în timp real a mediului, roboții sunt capabili să recunoască mai precis obiectele și gama lor de mișcare. Cu recunoașterea gesturilor, roboții pot interacționa direct cu oamenii în aplicații colaborative. În aplicațiile industriale, roboții cu camere 3D-ToF sunt capabili să măsoare mai precis orice produs în trei dimensiuni și să prindă și să plaseze produsele cu precizie ridicată.

Modelare 3D și realitate virtuală:Camerele cu senzori TOF sunt utilizate pe scară largă în modelarea 3D și realitatea virtuală. Prin achiziționarea de imagini de adâncime de înaltă calitate în timp real, pot fi realizate reconstrucții 3D realiste și experiențe imersive de realitate virtuală.

FAQ

Î: ToF este același lucru cu LiDAR?

R: Atât senzorii LiDAR, cât și cei ToF folosesc lumina pentru a măsura distanța până la un obiect și pentru a crea o imagine 3D a mediului. Dar LiDAR folosește de obicei lasere, în timp ce senzorii ToF folosesc diferite tipuri de lumină, cum ar fi lumina LED sau lumina infraroșie.
 
Î: Ce este un senzor ToF pe un telefon?

R: Camera ToF Depth poate judeca adâncimea și distanța pentru a vă duce fotografia la nivelul următor. Folosește viteza cunoscută a luminii pentru a măsura distanța, calculând efectiv timpul necesar pentru ca camera să funcționeze. Folosește viteza cunoscută a luminii pentru a măsura distanța, calculând efectiv timpul necesar pentru ca fasciculul reflectat să revină la senzorul camerei.
 

Concluzie

Camerele cu senzori TOF au arătat un mare potențial pentru aplicații în diverse domenii datorită preciziei lor ridicate de măsurare a adâncimii și performanței în timp real. În ciuda dezavantajelor limitării rezoluției și interferențelor cu mai multe obiecte, camerele cu senzori TOF vor vedea descoperiri și îmbunătățiri mai mari odată cu dezvoltarea continuă a tehnologiei.
 
Deși există factori precum corecția optică, deriva temperaturii și alți factori care afectează precizia adâncimii în proiectarea unei camere cu senzor de adâncime bazată pe ToF, Sinoseen, cu mai mult de un deceniu de experiență în viziunea stereo, este aici pentru a vă ajuta la maximum. Vă rugăm să nu ezitați săContactați-nedacă aveți nevoie de asistență.