Дмрв что это за датчик

Вы слышали о времени полета, также известном как ToF, которое используется в ваших телефонах, камерах и т. Д., Но не знаете, для чего они используются и как оно работает?

Из этого руководства вы узнаете все о датчиках и камерах ToF от

• Что такое датчик времени полета?
• Как работает датчик времени полета?
• Преимущества использования датчика времени полета
• Ограничения ToF
• Датчики времени полета Пример

Что такое датчик времени полета (ToF)?

Итак, что же такое камера времени полета? Это камера, которая фиксирует полет самолета? Это как-то связано с самолетами или самолетами? Ну, это на самом деле довольно далеко!

ToF - это измерение времени, затраченного объектом, частицей или волной на прохождение расстояния.Знаете ли вы, что работает система гидролокатора летучей мыши? Система времени полета похожа на это!

Существуют различные типы датчиков времени полета, но в основном это камеры времени полета и лазерные сканеры, в которых используется технология под названием Lidar (обнаружение и определение расстояния) для измерения глубины различных точек изображения путем освещения инфракрасным светом. Небольшая информация о лидаре, если вы не знаете, - это метод дистанционного зондирования, который использует свет в форме импульсного лазера для измерения дальности.

Чтобы узнать больше о Lidar, вы можете обратиться к нашему руководству по Что такое датчик LiDAR? - Технология, использование, проекты , чтобы узнать больше.

Данные, сгенерированные и собранные с помощью датчиков ToF, очень полезны, поскольку они могут обеспечить обнаружение пешеходов, аутентификацию пользователей на основе особенностей лица, сопоставление среды с использованием алгоритмов SLAM (одновременная локализация и сопоставление) и многое другое.

Что такое SLAM? Чтобы узнать больше о SLAMTEC, вы можете ознакомиться с нашим руководством по SLAMTEC, RPLIDAR, Mapper и SLAMware , чтобы узнать больше.

Система фактически широко используется в роботах, транспортных средствах с автономным управлением и теперь даже в ваших мобильных устройствах. Чтобы привести несколько примеров, если вы используете Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ, у вашего телефона есть камера ToF!

Как работает датчик времени полета?

Теперь, когда мы получили краткое представление о датчике времени полета, как он работает?

ToF используют крошечный лазер для запуска инфракрасного света, при котором излучаемый свет отражается от любого объекта и возвращается к датчику.На основании разницы во времени между излучением света и его возвратом в датчик после отражения от объекта датчик может измерять расстояние между объектом и датчиком. Сегодня мы рассмотрим 2 способа, которыми ToF использует время в пути для определения расстояния и глубины:

• Использование синхронизированных импульсов
• Использование фазового сдвига амплитудно-модулированной волны

Использование синхронизированных импульсов

Например, он работает, сначала освещая цель лазерным светом и измеряя отраженный свет с помощью сканера, где расстояние до объекта определяется с использованием скорости света для точного расчета пройденного расстояния.Кроме того, различия во времени возврата и длине волны лазера затем используются для создания точных цифровых трехмерных представлений и характеристик поверхности цели и визуального отображения ее индивидуальных особенностей.

Как вы можете видеть выше, это процесс, когда лазерный свет сначала излучается и отражается от объекта обратно на датчик. Благодаря времени возврата лазера камеры ToF способны за короткое время измерить точное расстояние с учетом скорости, с которой распространяется свет.(ToF переводится в расстояние) Вот формула, которую аналитики используют для достижения точного расстояния до объекта:

(скорость света х время полета) / 2

Как вы можете видеть, таймер запускается при выходе источника света, а когда приемник получает обратный свет, время возвращается таймером. Когда вычитаются два раза, получается «время полета» света, и скорость света постоянна, поэтому расстояние можно легко рассчитать, используя приведенную выше формулу.При этом все точки на поверхности объекта могут быть определены

Использование сдвига фаз амплитудно-модулированной волны

Затем ToF также может использовать непрерывные волны для обнаружения сдвига фазы отраженного света для определения глубины и расстояния.

Модулируя амплитуду, он создает источник света синусоидальной формы с известной частотой, который позволяет детектору определять фазовый сдвиг отраженного света и используя формулу:

, где c - скорость света (c = 3 × 10 ⁸ м / с), λ - одна длина волны (λ = 15 м) и ƒ - частота, каждая точка на сцене может быть легко рассчитана с помощью Датчик, чтобы узнать глубину.

И все это происходит очень быстро, так как мы работаем со скоростью света. Можете ли вы представить, насколько точный и быстрый датчик способен измерять? Позвольте мне привести пример, когда свет проходит 300 000 км в секунду, если объект находится на расстоянии 5 метров от вас, разница во времени между светом, покидающим камеру, и возвращением составляет примерно 33 наносекунды, что составляет всего 0,000000033 секунды! Вот Это Да! Не говоря уже о том, что полученные данные будут относиться к каждому пикселю изображения, что дает вам точное трехмерное цифровое представление.

Независимо от того, какой принцип вы используете, предоставление источника света, способного освещать всю сцену, позволяет датчику определять глубину всех точек. Результаты этого дают вам карту диапазона, где каждый пиксель кодирует расстояние до соответствующей точки на сцене. Вот пример того, как выглядит карта диапазона ToF:

Теперь мы знаем, что ToF работает, почему это хорошо? Почему вы должны использовать это? Какие преимущества они имеют? Не беспокойтесь, вот некоторые преимущества использования датчика ToF:

Преимущества использования датчика времени полета

Точные и быстрые измерения

По сравнению с другими датчиками расстояния, такими как ультразвуковой или лазерный, датчики времени полета способны очень быстро составлять трехмерное изображение сцены.Например, камеры ToF способны сделать это всего за один снимок. Мало того, что датчики ToF способны точно обнаруживать объекты в короткие сроки и не подвержены влиянию влажности, давления воздуха и температуры, что делает его пригодным для наружного и внутреннего использования.

Long Range

Поскольку датчики ToF используют лазеры, они также могут измерять большие расстояния и дальности с большой точностью. Например, наш портативный лазерный сканер RPLiDAR S1 имеет дальность 40м! Благодаря этому датчики ToF являются гибкими, поскольку они могут обнаруживать ближние и дальние объекты различных форм и размеров.

Он также является гибким в том смысле, что вы можете настроить оптику вашей системы для оптимальной производительности, где вы можете выбрать типы излучателей и приемников и линзу для получения желаемого поля зрения.

Сейф

Обеспокоены, что лазеры, выходящие из вашего датчика ToF, могут повредить ваши глаза? Не беспокойся! В настоящее время многие датчики ToF используют инфракрасный лазерный свет малой мощности в качестве источника света и управляют им с помощью модулированного импульса. Датчики соответствуют стандарту лазерной безопасности класса 1, который обеспечивает их безопасность для глаз человека.

экономически эффективным

По сравнению с другими технологиями 3D-сканирования глубинного диапазона, такими как камеры со структурированным освещением или лазерные дальномеры, датчики ToF относительно дешевле по сравнению с ними.

Несмотря на все эти ограничения, ToF остается довольно надежным и очень быстрым способом сбора 3D-информации.

Ограничения ToF

Хотя у ToF есть много преимуществ, у него тоже есть свои ограничения. Некоторые ограничения ToF включают в себя:

Рассеянный Свет

В случае, когда очень яркие поверхности расположены очень близко к датчику ToF, они могут рассеивать слишком много света в вашем приемнике и создавать артефакты и нежелательные отражения, поскольку вашему датчику ToF требуется только свет, который был отражен только один раз для измерения.

Несколько отражений

При использовании датчика ToF на углах и вогнутых формах они могут вызывать нежелательные отражения, поскольку свет может отражаться многократно, что искажает измерение.

Окружающий свет

При использовании камеры ToF на свежем воздухе при ярком солнечном свете может затруднить использование вне помещения. Это связано с тем, что высокая интенсивность солнечного света может вызвать быстрое насыщение пикселей датчика, когда фактический свет, отраженный от объекта, не может быть обнаружен.

Примеры датчиков времени полета

Теперь вы знаете, что такое датчики времени полета, для чего они используются, как они работают, каковы их преимущества и ограничения, теперь вы достаточно хорошо разбираетесь в датчиках ToF!

Заинтересованы в использовании датчиков ToF в своих проектах? Вот некоторые из моих личных фаворитов, которые, я думаю, идеально подойдут для ваших проектов! Вы можете использовать их для различных применений, таких как автоматизация производства, автоматизация зданий, бытовая техника и т. Д.

Давайте посмотрим на первый датчик ToF:

Комплект лазерного сканера Slamtec Mapper M1M1 ToF - диапазон 20 м,

Ищете лазерный сканер ToF? Проверьте этот датчик!

• Slamtec Mapper имеет две модели с дальностью обнаружения 20 м и 40 м. Это может легко нанести на карту для домашних сцен или коммерческих, легких промышленных сцен. На следующем рисунке показана функция карты M1M1 с подземной парковкой 134 м * 111 м. В портативном режиме встроенная 9-градусная инерциальная навигационная система M1M1 может устранить неровности и сотрясения, вызванные ходьбой, и обеспечить сверхвысокую производительность при построении карты.

• Это больше, чем лазерный сканер, M1M1 имеет высококачественное отображение и локализацию в реальном времени или функцию навигации. Это означает, что он может легко составить карту для вашего дома или офиса. На самом деле, он поддерживает картографирование как внутри, так и снаружи, поддерживает большие рабочие сценарии более 100 000 м². Это идеальный лазерный сканер для локализации и навигации роботов, съемки и картографирования окружающей среды и т. Д.
• M1M1 может обнаруживать до 20 метров с разрешением 5 см, а точность повторной локализации составляет менее 0.02М. Такая высокая производительность благодаря двигателю SLAM третьего поколения SLAMTEC. Кроме того, SLAMTEC M1M1 довольно прост в использовании, нет необходимости в каких-либо внешних зависимостях, просто подключите его к компьютеру через USB-кабель, тогда он будет работать. Более того, M1M1 поставляется с полным кроссплатформенным SDK SLAMTEC и инструментами для мобильных телефонов и ПК. Получите один сейчас и создайте свою собственную карту!
• Вот видео этого в действии:

Opene8008B - Оценочный комплект датчика времени полета QVGA

Ищете камеру ToF? Это будет идеально для вас!

• Opene8008B - Оценочный комплект датчика времени пролета QVGA представляет собой ToF-камеру высокого разрешения для получения глубинного изображения.
• Он собран с чипом Opene8008B - QVGA ToF, который может достигать разрешения 320 × 240, и всем необходимым оборудованием для работы Opene8008B, включая как объектив камеры, так и освещение. Он может быть подключен к ПК для визуализации в реальном времени и записи данных карты глубины.
• Эта камера ToF с гордостью представляет свои собственные параметры. Для большинства камер ToF их максимальная дальность действия составляет около 5 ~ 7 м, но эта камера ToF может достигать до 10 м. Кроме того, производительность FPS камеры составляет максимум 120, поэтому изображения будут очень согласованными при использовании датчика ToF.
• Кроме того, вы можете выбрать другой ИК-фильтр 850 нм и 940 нм. Вы получите лучшее представление об изображении с помощью фильтра 850 нм, поскольку он более чувствителен к камере. И вы можете уменьшить помехи от свечения, когда вы используете фильтр 940 нм. Такой выбираемый фильтр улучшит качество изображения.
• Камера ToF совместима с интуитивно понятным графическим интерфейсом и может управляться многими системами, такими как Windows и Linux SDK, что позволяет вам легко управлять ею.

TFmini Plus - ToF LIDAR Range Finder

Хотите провести одноточечные измерения на близком расстоянии с ToF? Почему бы не рассмотреть этот экономичный датчик ToF!

• TFmini Plus - это датчик расстояния LIDAR, который может излучать ближний инфракрасный луч и измерять разность фаз между излучающим и отраженным лучами для расчета расстояния через ToF.
• Из-за принципа LIDAR трудно дать точное расстояние между прозрачными объектами, такими как вода или стекло.Тем не менее, он все еще является чувствительным датчиком расстояния при измерении движущегося объекта и вычислении расстояния между объектом и TFmini в режиме реального времени.
• Этот датчик расстояния оставляет интерфейс I2C и UART для разработчиков, и вы можете просто подключить TFmini через преобразователь TTL в USB к ПК и получить данные о расстоянии на своем компьютере.
• Что касается программного обеспечения, существует программное обеспечение верхнего уровня TFmini, которое вы можете загрузить для наблюдения за изменением расстояния при движении объекта в режиме реального времени.
• Хотите узнать больше об этом датчике ToF? Проверьте его данные!

Модуль TFmini S LiDAR - ближний дальномер ToF LIDAR

• TFmini S LiDAR модуль - ближний ToF LIDAR Range Finder - это датчик расстояния LIDAR, который может излучать ближний инфракрасный луч и измерять разность фаз между излучающим и отраженным лучами для расчета расстояния через ToF.
• Из-за принципа LIDAR трудно дать точное расстояние между прозрачными объектами, такими как вода или стекло.Тем не менее, он все еще является чувствительным датчиком расстояния при измерении движущегося объекта и вычислении расстояния между объектом и TFmini в режиме реального времени.
• Этот датчик расстояния оставляет интерфейс I2C и UART для разработчиков, и вы можете просто подключить TFmini через преобразователь TTL в USB к ПК и получить данные о расстоянии на своем компьютере.
• Что касается программного обеспечения, существует программное обеспечение верхнего уровня TFmini, которое вы можете загрузить для наблюдения за изменением расстояния при движении объекта в режиме реального времени.
• Заинтересованы? Вы можете проверить его таблицу для получения дополнительной информации.

Grove - Датчик времени полета (VL53L0X)

Ищете маленький экономичный датчик ToF? Представляем
VL53L0X.

• Grove - датчик времени прохождения расстояния-VL53L0X - это высокоскоростной, высокоточный и дальний датчик расстояния ToF, основанный на VL53L0X.
• VL53L0X - это лазерный дальномер нового поколения Time-of-Flight (ToF), размещенный в самой маленькой на сегодняшний день упаковке, обеспечивающий точное измерение расстояния независимо от отражательной способности цели, в отличие от традиционных технологий.
• Он может измерять абсолютные расстояния до 2 м, устанавливая новый эталон уровней производительности, открывая двери для различных новых применений.
• VL53L0X включает в себя передовую матрицу SPAD (однофотонные лавинные диоды) и включает в себя запатентованную технологию ST второго поколения Flight SenseTM.
• Излучатель VCSEL VLEL (940 нм) VL53L0X (лазер с вертикальной полостью) полностью невидим для человеческого глаза, в сочетании с внутренними физическими инфракрасными фильтрами, он обеспечивает более длинные дистанции, повышенную устойчивость к окружающему свету и лучшую устойчивость для покрытия стеклянные оптические перекрестные помехи.
• VL53L0X широко применяется для удовлетворения всех ваших потенциальных потребностей! Применяются следующие приложения:
  • Обнаружение пользователей для персональных компьютеров / ноутбуков / планшетов и IoT (энергосбережение)
  • Обнаружение препятствий с помощью роботов (Robotics)
  • Бытовая техника (обнаружение рук в автоматических смесителях, дозаторах мыла и т. Д.)
  • 1D распознавание жестов
  • Лазерная автофокусировка. Повышает и ускоряет работу системы автофокусировки камеры, особенно в сложных условиях (низкий уровень освещенности, низкий контраст) или в быстродвижущемся режиме видео

Хотите узнать больше о VL53L0X и о том, как начать работу с ним с Arduino ? Проверьте наш гид!

Резюме

Датчики времени полета могут использоваться в различных областях применения.От трехмерного картирования, промышленной автоматизации, обнаружения препятствий, автономных транспортных средств, сельского хозяйства, робототехники, навигации внутри помещений, распознавания жестов, сканирования объектов, измерения объемов, наблюдения до даже дополненной реальности! Применение технологии ToF бесконечно.

Что вы думаете о датчиках ToF? Для чего вы будете его использовать? Дайте нам знать в комментариях внизу!

Пожалуйста, следуйте и нам нравится:

Продолжить чтение

Размеры сенсора объяснили: что нужно знать

Раньше было так, что если вы купили компактную камеру, у вас был маленький датчик, а если вы выбрали камеру со сменным объективом, например, зеркальную, вы получили гораздо большую. Это также обычно отражается на качестве изображений с этих камер, поскольку более крупные датчики обычно дают результаты более высокого качества, чем меньшие.

В некоторой степени это все еще так. Датчики, как правило, являются самой дорогой частью камеры для производства, и чем больше вы идете, тем дороже камера.По этой причине вы не найдете дорогих моделей с сенсорами 1 / 2,3 дюйма, так же, как вы не найдете дешевых базовых компактных камер с полнокадровыми.

Подробнее: Canon EF 70-200 мм f / 4L IS II USM

Датчики, как правило, являются самой дорогой частью камеры для производства, и чем больше вы идете, тем дороже камера.

Однако, поскольку производители начали предлагать компактные камеры с относительно большими датчиками и камеры со сменными объективами с меньшими, ситуация стала более сложной.Сегодня мы находим, что некоторые маленькие датчики работают очень хорошо в различных условиях, в то время как некоторые большие датчики могут иметь несколько преимуществ по сравнению с более мелкими в одном, но падают в другом.

Сенсорная технология быстро развивалась в течение последних нескольких лет, и широта вариантов для всех типов камер может запутать многих пользователей, особенно начинающих покупателей, которые могут не знать, чего ожидать от различных типов датчиков. Кроме того, поскольку размер сенсора влияет на эффективное фокусное расстояние объектива, это становится еще одной вещью, которую следует учитывать при выборе новой камеры.

Здесь мы перечисляем различные типы размеров датчиков, используемых в камерах сегодня, в порядке возрастания размеров и как каждый из них влияет на качество изображения. Но прежде чем сделать это, нам нужно кратко поговорить о связи между размером сенсора и фокусным расстоянием.

Размер сенсора и фокусное расстояние

Размер сенсора внутри камеры напрямую влияет на то, какие объективы можно использовать с этой камерой.

Если вы покупаете компактную камеру, объектив встроен в корпус, так что с точки зрения покупки здесь меньше думать.Но с камерами со сменными объективами, такими как зеркальные и беззеркальные, любой используемый объектив должен иметь круг изображения - диаметр света, выходящего из объектива, - который может в достаточной степени покрывать размеры датчика.

Независимо от того, встроены они в корпус камеры или поставляются отдельно, объективы помечаются с их фактическим фокусным расстоянием, а не с эффективным фокусным расстоянием при использовании на конкретной камере. Проблема здесь заключается в том, что разные объективы, отмеченные двумя совершенно разными фокусными расстояниями, могут обеспечивать одинаковый эффективный фокусный диапазон для работы при использовании на корпусах, для которых они предназначены.Чтобы было проще понять, производители часто предоставляют «эквивалентное» фокусное расстояние, которое использует полнокадровый датчик в качестве своей контрольной точки.

Вот пример. Камера с сенсором, меньшим, чем у полнокадрового фотоаппарата, может использоваться с объективом с фокусным расстоянием 18-55 мм, но на самом деле эффективный фокусный диапазон , который вы в итоге получите, ближе к 27-82 мм.Это связано с тем, что датчик недостаточно велик, чтобы использовать преимущества объектива в той же степени, что и у полнокадрового датчика. Отбрасывая некоторые периферийные области объектива, он в конечном итоге выглядит так, как будто вы используете более длинное фокусное расстояние.

Аналогично, в компактную камеру может быть встроен объектив 19 мм, но если размер датчика меньше, чем у полнокадрового, она сможет предложить более эффективное фокусное расстояние только на этом теле, например, 28 мм или около того. , Эта цифра определяется «фактором обрезки», то есть числом, на которое вам нужно умножить фокусное расстояние, чтобы определить эффективное фокусное расстояние комбинации.Это будет рассмотрено более подробно для некоторых размеров датчиков ниже.

Размеры датчиков

Здесь мы подробнее рассмотрим основные размеры датчиков, используемых в современных камерах.

Примечание: Не все датчики в одной и той же категории имеют одинаковые размеры. Представленные измерения являются примером одного такого датчика в этом формате.

1 / 2,3-дюймовый

Размеры: прибл.6,3 x 4,7 мм

Это самый маленький датчик, который обычно используется в камерах сегодня и обычно встречается в бюджетных компактах. Они обычно предлагают между 16-24MP.

Раньше они были общими для этих типов камер, но постепенный сдвиг в фокусе производителей в сторону камер для энтузиастов с большими датчиками означает, что они не так распространены в новых камерах.

Благодаря их размерам производители могут изготавливать очень компактные камеры с длинными объективами, такие как компактные камеры с суперзумом, такие как Panasonic ZS70 / TZ90 и Canon PowerShot SX730 HS . Их также можно найти в компактных зеркальных камерах, таких как Canon PowerShot SX70 HS. Использование большего датчика в таких камерах потребовало бы большего, более тяжелого и более дорогого объектива.

Для обычных снимков, сделанных в хороших условиях освещения, камеры, использующие эти датчики, могут давать совершенно приемлемые результаты, но в противном случае они могут изо всех сил удержаться, чтобы выделить детали и могут создавать изображения с зернистой, шумной текстурой.

1 / 1,7-дюймовый

Размеры: прибл. 7,6 x 5,7 мм

Эти сенсоры, немного больше, чем у типов с размерами 1/2 дюйма, указанные выше, немного облегчают отделение объекта от фона, и, как правило, обеспечивают более высокую производительность в отношении удержания деталей в тени и на светлых участках. Поскольку они могут захватывать больше света, чем сенсор меньшего размера, они также могут работать лучше при слабом освещении.

Когда-то они были выбором по умолчанию для компактных камер для энтузиастов, но их популярность пошла на убыль перед лицом более крупных и продвинутых 1-дюймовых сенсоров (см. Ниже).Некоторые из последних камер, которые используют их, включают Pentax QS1, который был анонсирован пять лет назад.

1-дюймовый

Размеры: прибл. 13,2 мм x 8,8 мм

Этот тип датчиков в настоящее время является популярным выбором для ряда компактных камер, благодаря своим размерам, что делает его универсальным, но высокопроизводительным вариантом.

Наиболее часто используется в компактных камерах для энтузиастов. Объективы на этих камерах обычно ограничены 24-70 мм или 24-100 мм (в эквиваленте 35 мм), например, на Panasonic LX15, Canon PowerShot G9 X Mark II и Sony RX100 VI.Тем не менее, теперь он также был представлен в нескольких суперзум-камерах обеих компаний, таких как Panasonic FZ1000 II и TZ200, а также Sony RX10 IV.

Камеры, в которых используются эти датчики, обычно обеспечивают изображения очень хорошего качества, особенно потому, что многие компактные камеры, в которых они используются, имеют широкие максимальные апертуры, которые пропускают много света. Это улучшенное качество изображения частично является результатом их размера, а также благодаря технологии, на которой они основаны. Например, последние версии могут иметь нестандартную конструкцию, которая позволяет им захватывать свет более эффективно, чем стандартные датчики.

Смотрите также

• 
  Устройство карбюратора дааз 4178 1107010
• 
  Помеха справа правило
• 
  Схема переключения передач кпп зил 130
• 
  Сообщить о нарушении
• 
  Термостат ваз 2112 16 клапанов
• 
  В каких машинах есть система изофикс
• 
  Таблица давления в шинах
• 
  Как проверить колодки не снимая колеса
• 
  Поставка на учет транспортного средства
• 
  Эур принцип работы
• 
  Как доехать из москвы до риги на машине