เซ็นเซอร์ ToF คืออะไรข้อดีและข้อเสีย

เซ็นเซอร์ ToF คืออะไร? เซ็นเซอร์ ToF ทําอะไรได้บ้าง?

ฉันไม่รู้ว่าคุณคุ้นเคยกับเครื่องตรวจจับโซนาร์หรือไม่ แต่ตาม Wikipedia เครื่องตรวจจับโซนาร์เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้คุณสมบัติของคลื่นเสียงที่แพร่กระจายใต้น้ําเพื่อทํางานใต้น้ําผ่านการแปลงเสียงไฟฟ้าและการประมวลผลข้อมูล
 
ToF ย่อมาจาก Time of Flight และเซ็นเซอร์ Tof ทํางานคล้ายกับเครื่องตรวจจับโซนาร์มาก ใช้เพื่อระบุตําแหน่งวัตถุและทําการวัดระยะทางโดยการวัดเวลาที่แสงสะท้อนกลับไปกลับมาจากทรานสดิวเซอร์ไปยังวัตถุ ทรานสดิวเซอร์ ToF เป็นทรานสดิวเซอร์ประเภทหนึ่งที่วัดความลึกและระยะห่างจากวัตถุผ่านการใช้ Time of Flight บ่อยครั้งที่เซ็นเซอร์ ToF เรียกอีกอย่างว่า "กล้องความลึก" หรือกล้อง ToF
 
ส่วนประกอบหลักของระบบกล้อง ToF

ระบบกล้อง time-of-flight ประกอบด้วยสามองค์ประกอบหลัก:

1. เซ็นเซอร์ ToF และโมดูลเซ็นเซอร์:เซ็นเซอร์เป็นส่วนประกอบหลักของระบบกล้อง ToF สามารถรวบรวมแสงสะท้อนและแปลงเป็นข้อมูลความลึกบนพิกเซล ยิ่งความละเอียดของเซ็นเซอร์สูงเท่าใดคุณภาพของแผนที่ความลึกก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น
2. แหล่งกําเนิดแสง:กล้อง ToF สร้างแหล่งกําเนิดแสงผ่านเลเซอร์หรือ LED มักจะแสง NIR (ใกล้อินฟราเรด)ด้วยความยาวคลื่น 850nm ถึง 940nm
3. โปรเซสเซอร์ความลึก:ช่วยในการแปลงข้อมูลพิกเซลดิบและข้อมูลเฟสที่มาจากเซ็นเซอร์ภาพเป็นข้อมูลความลึก ให้ภาพ 2D IR (อินฟราเรด) แบบพาสซีฟและยังช่วยในการกรองสัญญาณรบกวน

 
เซ็นเซอร์ ToF ทํางานอย่างไร

ดังที่เราได้กล่าวไว้ข้างต้นเซ็นเซอร์ ToF จะวัดระยะห่างระหว่างเซ็นเซอร์และวัตถุที่จะวัดโดยการวัดความแตกต่างของเวลาระหว่างการปล่อยและการสะท้อนของแสงดังนั้นขั้นตอนในการตระหนักถึงมันคืออะไร?
นี่คือขั้นตอนของเซ็นเซอร์ ToF:

1. การปล่อย: ชีพจรของแสงถูกปล่อยออกมาจากตัวปล่อยแสงอินฟราเรด (IR) ในตัวของเซ็นเซอร์ หรือแหล่งกําเนิดแสงที่ปรับได้อื่นๆ (เช่น เลเซอร์หรือ LED)
2. การสะท้อน: พัลส์แสงสัมผัสกับวัตถุและสะท้อนกลับไปที่เซ็นเซอร์ 
3. เครื่องตรวจจับ: ใช้เครื่องตรวจจับในตัวของเซ็นเซอร์ จะวัดเวลาที่ใช้สําหรับพัลส์แสงในการเดินทางจากการปล่อยไปจนถึงการสัมผัสกับวัตถุและด้านหลัง
4. การคํานวณระยะทาง: โดยใช้เวลาบินที่วัดได้และความเร็วแสงที่ทราบเซ็นเซอร์สามารถคํานวณระยะทางไปยังวัตถุได้ ต่อไปนี้เป็นสูตรคํานวณระยะทาง

ข้อดีของ ToF คืออะไร?

ใช้พลังงานต่ํา

เทคโนโลยี ToF ใช้แหล่งกําเนิดแสงอินฟราเรดเพียงแหล่งเดียวเพื่อวัดความลึกและแอมพลิจูดข้อมูลในแต่ละพิกเซลโดยตรง นอกจากนี้ ToF ยังต้องการการประมวลผลข้อมูลความลึกน้อยกว่าเทคนิคการตรวจจับความลึกที่เน้นอัลกอริทึมอื่นๆ เช่น แสงที่มีโครงสร้างหรือการมองเห็นสเตอริโอ ซึ่งจะช่วยประหยัดพลังงานเพิ่มเติมในกระบวนการใช้งาน

 
ความแม่นยําสูง

กล้องเซ็นเซอร์ TOF ให้การวัดความลึกที่มีความแม่นยําสูงโดยมีข้อผิดพลาดในการวัดเพียงเล็กน้อยและเวลาตอบสนองที่รวดเร็วสําหรับการใช้งานที่ต้องการการวัดระยะทางที่มีความแม่นยําสูง
 

เรียลไทม์

กล้องเซ็นเซอร์ TOF สามารถรับภาพความลึกแบบเรียลไทม์ ซึ่งมีประโยชน์สําหรับสถานการณ์ที่ต้องการการตอบสนองที่รวดเร็วและการใช้งานแบบเรียลไทม์

ช่วงไดนามิกกว้าง

กล้องเซนเซอร์ TOF มีช่วงไดนามิกกว้างที่รักษาการวัดความลึกที่แม่นยําภายใต้สภาพแสงที่แตกต่างกัน
การวัดทางไกล
เนื่องจากเซ็นเซอร์ ToF ใช้เลเซอร์ จึงสามารถวัดระยะทางไกลได้อย่างแม่นยํา ด้วยเหตุนี้ เซ็นเซอร์ ToF จึงมีความยืดหยุ่นในการตรวจจับวัตถุใกล้และไกลทุกรูปร่างและขนาด
 

คุ้มค่า

เมื่อเทียบกับเทคโนโลยีการสแกนช่วงความลึก 3 มิติอื่นๆ เช่น แสงที่มีโครงสร้างระบบกล้องหรือเครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์ เซ็นเซอร์ ToF มีราคาไม่แพงนัก
 

ข้อเสียของ TOF คืออะไร?

แม้ ToF จะมีประโยชน์มากมาย แต่ก็มีข้อจํากัดทางเทคนิคบางประการ

 
ข้อจํากัดด้านการแก้ปัญหา

กล้องเซ็นเซอร์ TOF ที่มีจําหน่ายในท้องตลาดในปัจจุบันมักจะมีความละเอียดต่ํา ซึ่งอาจไม่เพียงพอสําหรับการใช้งานที่ต้องการรายละเอียดในระดับสูง
 

สิ่งประดิษฐ์จากแสงที่กระจัดกระจาย

หากพื้นผิวของวัตถุที่จะวัดสว่างเป็นพิเศษและใกล้กับเซ็นเซอร์ ToF มากพวกมันสามารถกระจายแสงเข้าไปในเครื่องรับมากเกินไปและสร้างสิ่งประดิษฐ์และการสะท้อนที่ไม่ต้องการ
 

ความไม่แน่นอนในการวัดเนื่องจากการสะท้อนหลายครั้ง

เมื่อใช้เซ็นเซอร์ ToF ที่มุมและพื้นผิวเว้า แสงอาจสะท้อนหลายครั้ง และการสะท้อนที่ไม่ต้องการเหล่านี้ทําให้เกิดความไม่แน่นอนในการวัดอย่างมีนัยสําคัญ 

แสงโดยรอบส่งผลเสียต่อการวัด

เมื่อใช้เซ็นเซอร์ ToF กลางแจ้งในวันที่มีแดดจ้า แสงแดดที่มีความเข้มสูงอาจทําให้พิกเซลของเซ็นเซอร์อิ่มตัวอย่างรวดเร็ว

 
พื้นที่ใช้งานสําหรับกล้องเซ็นเซอร์ ToF

หุ่นยนต์อุตสาหกรรม:ด้วยความช่วยเหลือของแผนที่ความลึก 3 มิติแบบเรียลไทม์ของสภาพแวดล้อมหุ่นยนต์สามารถจดจําวัตถุและช่วงการเคลื่อนไหวได้แม่นยํายิ่งขึ้น ด้วยการจดจําท่าทาง หุ่นยนต์สามารถโต้ตอบกับผู้คนได้โดยตรงในแอปพลิเคชันที่ทํางานร่วมกัน ในการใช้งานในอุตสาหกรรม หุ่นยนต์ที่มีกล้อง 3D-ToF สามารถวัดผลิตภัณฑ์ใด ๆ ในสามมิติได้อย่างแม่นยํายิ่งขึ้น และจับและวางผลิตภัณฑ์ด้วยความแม่นยําสูง

การสร้างแบบจําลอง 3 มิติและความเป็นจริงเสมือน:กล้องเซ็นเซอร์ TOF ใช้กันอย่างแพร่หลายในการสร้างแบบจําลอง 3 มิติและความเป็นจริงเสมือน ด้วยการรับภาพความลึกคุณภาพสูงแบบเรียลไทม์ จะสามารถสร้างการสร้าง 3 มิติที่สมจริงและประสบการณ์เสมือนจริงที่สมจริงได้

คำถามที่ถามบ่อย

ถาม: ToF เหมือนกับ LiDAR หรือไม่

ตอบ: ทั้งเซ็นเซอร์ LiDAR และ ToF ใช้แสงเพื่อวัดระยะทางไปยังวัตถุและสร้างภาพ 3 มิติของสภาพแวดล้อม แต่โดยทั่วไปแล้ว LiDAR จะใช้เลเซอร์ ในขณะที่เซ็นเซอร์ ToF ใช้แสงประเภทต่างๆ เช่น ไฟ LED หรือแสงอินฟราเรด
 
ถาม: เซ็นเซอร์ ToF บนโทรศัพท์คืออะไร?

ตอบ: กล้องความลึก ToF สามารถตัดสินความลึกและระยะทางเพื่อยกระดับการถ่ายภาพของคุณไปอีกขั้น ใช้ความเร็วแสงที่ทราบในการวัดระยะทาง โดยคํานวณเวลาที่ใช้ในการทํางานอย่างมีประสิทธิภาพ ใช้ความเร็วแสงที่ทราบเพื่อวัดระยะทาง โดยคํานวณเวลาที่ใช้สําหรับลําแสงสะท้อนกลับไปยังเซ็นเซอร์กล้องได้อย่างมีประสิทธิภาพ
 

บทสรุป

กล้องเซนเซอร์ TOF แสดงให้เห็นถึงศักยภาพที่ดีสําหรับการใช้งานในด้านต่างๆ เนื่องจากมีความแม่นยําสูงในการวัดความลึกและประสิทธิภาพแบบเรียลไทม์ แม้จะมีข้อเสียของการจํากัดความละเอียดและการรบกวนหลายวัตถุ แต่กล้องเซ็นเซอร์ TOF จะเห็นความก้าวหน้าและการปรับปรุงที่มากขึ้นด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่อง
 
แม้ว่าจะมีปัจจัยต่างๆ เช่น การแก้ไขด้วยแสง การเบี่ยงเบนของอุณหภูมิ และปัจจัยอื่นๆ ที่ส่งผลต่อความแม่นยําของความลึกในการออกแบบกล้องเซ็นเซอร์ความลึกที่ใช้ ToF แต่ Sinoseen ที่มีประสบการณ์มากกว่าทศวรรษในการมองเห็นแบบสเตอริโอ พร้อมช่วยเหลือคุณอย่างเต็มที่ โปรดอย่าลังเลที่จะติดต่อเราหากคุณต้องการความช่วยเหลือใด ๆ