Czujniki czasu przelotu (ToF) wykorzystują sygnały do dokładnego pomiaru odległości od obiektu. Czytaj dalej, aby dowiedzieć się wszystkiego o urządzeniach ToF!
Czym są czujniki czasu przelotu?
Niedawno producenci The Spaghetti Detective (TSD) wysłali ankietę, w której zapytali użytkowników, co chcieliby zobaczyć w ich ofercie w przyszłości. Dla tych, którzy nie wiedzą czym jest TSD, produkt nie ma nic wspólnego z drukowaniem 3D żywności. W obecnej formie, jest to wtyczka OctoPrint, która wykrywa błędy drukowania za pomocą aparatu i umożliwia zdalne drukowanie 3D. (Niezwykła nazwa pochodzi od tego, że nieudane wydruki mogą wyglądać jak spaghetti!)
W przygotowanej ankiecie, jedną z opcji było użycie czujnika czasu przelotu (ToF), aby umożliwić skanowanie 3D na drukarce 3D. Niezależnie od tego, czy chciałeś wziąć udział w tej ankiecie, czy po prostu ekscytuje Cię potencjał skanowania 3D, możesz się zastanawiać, czym właściwie jest czujnik czasu przelotu? Krótka odpowiedź: czujnik czasu przelotu to urządzenie, które umożliwia cyfrowe modelowanie obiektu lub obszaru.
Urządzenia te można znaleźć w kilku najnowszych modelach smartfonów i mogą one mierzyć głębokość otoczenia w celu modelowania obiektów i przestrzeni. Czujniki czasu przelotu mogą mapować otoczenie w trójwymiarowej przestrzeni i są tymi samymi, które są używane w urządzeniach Microsoft Xbox Kinect.
Jednak czujniki ToF są nieco bardziej skomplikowane, więc w kolejnych sekcjach opowiemy więcej o tym, jak działają i jak można ich używać.
Jak działają czujniki czasu przelotu?
Czas przelotu może wydawać się dość arbitralną nazwą dla urządzenia podobnego do kamery, ale nazwy czujników ToF pochodzą od zasady czasu lotu, na której polegają.
Pojęcie czasu przelotu, to metoda określania głębokości obiektu za pomocą czujnika. Zasadniczo polega to na pomiarze czasu potrzebnego na powrót sygnału do czujnika, po odbiciu się od otaczających obiektów. Długość jest obliczana przy użyciu różnych wzorów, które interpretują zmienne dostarczane przez czujnik ToF.
Chociaż urządzenia do pomiaru czasu lotu są zwykle nazywane czujnikami, zawierają znacznie więcej niż tylko same czujniki: znajdziesz w nich jednostkę oświetlającą do wysyłania sygnału świetlnego, soczewkę do zbierania odbitego światła i elektronikę sterownika do sterowania różnymi komponentami.
Wysyłanie sygnału
Głównym rodzajem sygnału, używanym w czujnikach czasu przelotu jest światło, ale dźwięk może być również odpowiedni. Czujniki ToF, które są najbardziej związane z drukowaniem 3D, generalnie używają laserów (światła) do określania zasięgu obiektu, znanego jako technologia wykrywania światła i odległości (LiDAR).
Jednostka obliczeniowa służy do określenia odległości wewnątrz czujnika ToF. Wszystkie te komponenty wykonują różne zadania i współpracują ze sobą, aby zapewnić zmienne potrzebne do obliczenia odległości. Czujniki czasu przelotu działają niezwykle szybko, zwłaszcza biorąc pod uwagę, że światło porusza się z prędkością 299 792 458 m / s.
Zasięg
Czujniki czasu przelotu mają różne zakresy, w zależności od marki czujnika, ale mogą wynosić od milimetrów do kilometrów. Jak można się domyślić, zazwyczaj droższe czujniki ToF mają większe zasięgi.
Czujniki te są dość niezawodne nawet w wysokich temperaturach i pod wysokim ciśnieniem. Jednak czujniki ToF są nieskuteczne w zadymionych i zamglonych środowiskach i nie działają z obiektami o przezroczystych powierzchniach ze względu na sposób, w jaki reaguje światło. Ponadto różne marki mają różne możliwości i mogą obsługiwać określone środowiska, więc może to wpłynąć na to, którego czujnika zechcesz użyć.
Zastosowanie czujników czasu przelotu
Czujniki czasu przelotu są używane w wielu popularnych urządzeniach, takich jak smartfon lub kamera w laptopie; jednak mogą zrobić o wiele więcej. Są już wykorzystywane do tworzenia technologii rzeczywistości rozszerzonej, która dodaje cyfrowy aspekt do prawdziwej wizji. Rozpoznawanie gestów i identyfikacja twarzy również wykorzystują czujniki ToF, które możesz znać z niektórych inteligentnych urządzeń.
Innym świetnym zastosowaniem dla nich (który możesz wykorzystać w dzisiejszych czasach) jest rozmycie tła na spotkaniach Zoom lub Teams.
Skanowanie i drukowanie 3D
Ta zdolność do oddzielania pierwszego planu od tła, może być również zastosowana do drukowania 3D. W szczególności czujniki czasu przelotu, to świetny sposób na skanowanie 3D obiektu, którego możesz nie być w stanie zaprojektować.
W niedawnej ankiecie producenci The Spaghetti Detective zasugerowali możliwość dodania czujnika czasu przelotu do drukarki 3D, w celu wykonania urządzenia skanującego 3D, do skanowania modeli na stole do drukowania.
Mogłoby to zadziałać, gdyby czujniki czasu przelotu były skierowane na pojedynczy obiekt, ponieważ nie chcesz modelować żadnych pobocznych elementów, poza tym, co próbujesz zeskanować. Na początku może to brzmieć jak niewykonalne zadanie, ale musisz pamiętać, że czujniki ToF mogą już to robić w różnych innych aplikacjach.
Czujniki te są używane do rozmywania tła w kamerach w celu skupienia się na jednym obiekcie, co jest zasadniczo tym samym zadaniem, co skaner 3D czasu przelotu. Czujniki czasu przelotu mogą koncentrować się na określonej lokalizacji, kierując sygnał (wiązki światła lub fale dźwiękowe) na jeden konkretny obiekt, dzięki czemu doskonale nadają się do skanowania 3D. Aplikacje do skanowania 3D na niektórych smartfonach robią to właśnie za pomocą wbudowanych czujników czasu przelotu do precyzyjnego skanowania obiektu.
Ponieważ technologia czasu przelotu nadal się rozprzestrzenia i dojrzewa, być może zauważysz, że jest ona częściej używana, szczególnie w drukowaniu i skanowaniu 3D.
Źródło głównego zdjęcia: XDA Developers
Licencja: tekst „ Czujniki czasu przelotu (ToF): czym są i jak działają? ” All3DP jest objęty licencją na podstawie międzynarodowej licencji Creative Commons Attribution 4.0.
Źródło: All3DP
