ToF的應(yīng)用情境非常多元。從小到手機(jī)，大至工業(yè)環(huán)境以及防疫用途的使用，都是ToF可以發(fā)揮所長(zhǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域。本文也將以ST的ToF解決方案為例，說(shuō)明ToF技術(shù)在各種不同領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)況與優(yōu)勢(shì)。
接近偵測(cè)
首先針對(duì)消費(fèi)性電子，所要探討的第一個(gè)領(lǐng)域是接近偵測(cè)。接近偵測(cè)的實(shí)際使用範(fàn)例非常，例如，平板電腦、水龍頭、燈和停車(chē)場(chǎng)。關(guān)於存在偵測(cè)，典型應(yīng)用是家用電器和智慧家庭、衛(wèi)浴設(shè)備和教育平板電腦。所有這些應(yīng)用情境都會(huì)偵測(cè)使用者是否存在，以及使用者位置，接著相對(duì)應(yīng)地打開(kāi)或關(guān)閉相關(guān)系統(tǒng)或螢?zāi)弧Ｒ云桨咫娔X為例，當(dāng)接近和離開(kāi)平板電腦時(shí)，螢?zāi)粚?huì)打開(kāi)或鎖屏；甚至還可以設(shè)定閱讀距離，當(dāng)使用者離螢?zāi)惶鼤r(shí)，透過(guò)ToF的解決方案，將能提醒使用者保護(hù)眼睛。
投影機(jī)
接下來(lái)，投影機(jī)也是ToF技術(shù)非常適合的另一個(gè)重要市場(chǎng)，包括辦公用大型投影機(jī)、微型投影機(jī)和攜帶式投影機(jī)。如今，在家庭娛樂(lè)系統(tǒng)中，攜帶式投影機(jī)可以代替電視或平板電腦。測(cè)距主要應(yīng)用是自動(dòng)對(duì)焦，因此，我們須再進(jìn)行手動(dòng)對(duì)焦。投影機(jī)內(nèi)部的ToF感測(cè)器可以為系統(tǒng)提供鏡頭到螢?zāi)坏木嚯x資訊，而系統(tǒng)將立即自動(dòng)對(duì)焦。此外，還有偵測(cè)使用者是否存在的工具。當(dāng)使用者靠近對(duì)人眼有害的投影鏡頭時(shí)，ToF解決方案透過(guò)測(cè)距和存在偵測(cè)功能，讓系統(tǒng)能夠連續(xù)警示使用者不要靠近投影機(jī)鏡頭。
針對(duì)投影機(jī)的應(yīng)用，ST的解決方案還能提供一個(gè)非常重要的幾何形狀調(diào)整功能，又稱(chēng)梯形校正。在使用投影機(jī)時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到投影形狀發(fā)生畸變的問(wèn)題，投向牆壁的影像不是向右傾斜就是向左傾斜，修正這種梯形通常需要在系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)複雜的演算技術(shù)。現(xiàn)在透過(guò)新一代的ToF感測(cè)器，使用者就可以非常快速、準(zhǔn)確地修正梯形，而且系統(tǒng)成本非常親民。目前ST也正在研究手勢(shì)控制。對(duì)於這些類(lèi)似應(yīng)用，ST的核心優(yōu)勢(shì)是超高速測(cè)距，這可以達(dá)到快速自動(dòng)對(duì)焦，速度快到讓使用者都不會(huì)發(fā)現(xiàn)對(duì)焦過(guò)程，使對(duì)焦變得非常自然、快速。因?yàn)闇y(cè)距很快，所以當(dāng)使用者接近時(shí)，調(diào)光功能立即啟動(dòng)。因此，安全不是問(wèn)題。產(chǎn)品效能也很高，因此，十分適合電池供電產(chǎn)品。
服務(wù)機(jī)器人
在消費(fèi)性電子方面還有掃地機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用。我們都知道，服務(wù)機(jī)器人正在到來(lái)，在一些家庭裡面，已經(jīng)有家庭助理機(jī)器人，甚至還有寵物機(jī)器人。它們都需要透過(guò)ToF感測(cè)器來(lái)提供同一種用途，這就是避障，因此，機(jī)器人不會(huì)撞人、撞桌椅、撞牆。當(dāng)掃地機(jī)器人掃地而且房間有人走動(dòng)時(shí)，機(jī)器人以合理的方式移動(dòng)顯得尤為重要，不僅避障，還要循牆和防墜落偵測(cè)，這樣機(jī)器人才不會(huì)掉到樓下或卡在沙發(fā)底下。同樣的，有了無(wú)觸摸操作，不再需要用手觸摸特定按鈕。有了ToF精確、可靠的測(cè)距功能，所有這些應(yīng)用情境都完全可以被實(shí)踐。
工業(yè)應(yīng)用
在工業(yè)方面的應(yīng)用，ToF也有很多範(fàn)例。包括工業(yè)機(jī)器人、輸送帶、工廠管理和倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)。測(cè)距感測(cè)器可以統(tǒng)計(jì)輸送帶運(yùn)貨量，因?yàn)楫?dāng)輸送帶移動(dòng)貨品時(shí)，貨品和感測(cè)器之間的距離會(huì)變化。在生產(chǎn)安全方面，感測(cè)器可以用於監(jiān)測(cè)使用者和操作員，並警示不要靠近特定的危險(xiǎn)的機(jī)器或工作位置。空間佔(zhàn)用偵測(cè)和接觸偵測(cè)可以實(shí)現(xiàn)工廠管理智慧化，使用者無(wú)需親自進(jìn)入集裝箱內(nèi)，就可以知道貨車(chē)的裝載率。至於核心優(yōu)勢(shì)，遠(yuǎn)距離測(cè)距不再需要到現(xiàn)場(chǎng)，並且遠(yuǎn)距離測(cè)量速度足以維持工廠正常運(yùn)營(yíng)，這樣的速度是100HZ，表示每秒可完成100次測(cè)距。
容量管理
接著來(lái)討論容量管理或空間佔(zhàn)用偵測(cè)的工作原理。在貨車(chē)上裝了一些貨物，行駛在高速公路上，卡車(chē)和集裝箱內(nèi)裝有ToF感測(cè)器，透過(guò)測(cè)量貨物的距離，可以得知裝載率資訊，瞭解裝載的是什麼貨物，以便合理地調(diào)整物流安排。在倉(cāng)庫(kù)中，感測(cè)器能夠讓我們知道貨架上貨物的擺放情況，是滿載還是空置。其它實(shí)例包括垃圾桶、封閉式回收罐，甚至停車(chē)位，因?yàn)闇y(cè)距感測(cè)器可以偵測(cè)空間佔(zhàn)用情況。因此，ToF感測(cè)器可以為容量管理提供所需的全部工具。
防疫應(yīng)用
接下來(lái)我們可以看到，在過(guò)去幾個(gè)月新冠疫情為生活帶來(lái)了變化，這使得無(wú)接觸消毒液、洗手液變得重要，不只是因?yàn)橐话愦蟊娤胍３智鍧嵑托l(wèi)生，而是我們不想用手觸摸多餘的按鈕。這些無(wú)接觸式應(yīng)用情境，特別是整個(gè)手、手掌或手指握持的攜帶式體溫計(jì)，打開(kāi)與關(guān)閉系統(tǒng)都需要測(cè)距資料，而且，測(cè)距還可以適當(dāng)補(bǔ)償距離對(duì)溫度讀數(shù)的影響。這些應(yīng)用變得至關(guān)重要，而ST的ToF產(chǎn)品具有這些應(yīng)用所需的關(guān)鍵功能。
透過(guò)前面文章所介紹的應(yīng)用和成功範(fàn)例，可以協(xié)助大眾更快地瞭解ST的產(chǎn)品和相關(guān)資訊。在本文中，已經(jīng)討論過(guò)筆記型電腦、掃地機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、工業(yè)相關(guān)應(yīng)用。當(dāng)然ToF還有更多有趣的應(yīng)用情境，例如巡航控制系統(tǒng)，可讓無(wú)人機(jī)保持一定之可靠的淨(jìng)空距離或離地高度。在醫(yī)療方面的應(yīng)用，醫(yī)院設(shè)施操作面板可以採(cǎi)用無(wú)接觸式按鈕，在偵測(cè)到有使用者存在時(shí)，系統(tǒng)可以快速地打開(kāi)或關(guān)閉。對(duì)於急診等重要應(yīng)用，非接觸式操作也很重要。投影機(jī)也需要測(cè)距輔助自動(dòng)對(duì)焦功能。對(duì)於AR/VR眼鏡，則可以透過(guò)16區(qū)或64區(qū)測(cè)距輸出資料，來(lái)讓AR/VR系統(tǒng)利用測(cè)距資料判斷物體移動(dòng)位置。
生態(tài)系統(tǒng)
正由於應(yīng)用範(fàn)圍十分多元，因此ToF的生態(tài)系統(tǒng)和開(kāi)發(fā)工具就變得十分重要。除ToF產(chǎn)品本身外，ST也提出了一套強(qiáng)大的開(kāi)發(fā)環(huán)境，即STM32開(kāi)放式開(kāi)發(fā)環(huán)境，硬體開(kāi)發(fā)工具是功能豐富的STM32 NUCLEO開(kāi)發(fā)板。軟體工具能夠?yàn)榭蛻?hù)和開(kāi)發(fā)人員開(kāi)發(fā)ToF應(yīng)用，而且便利。從客戶(hù)角度看，玻璃蓋板也是開(kāi)發(fā)感測(cè)器所需的重要工具。蓋板需要正確的ID，並且ID必須具有必要的應(yīng)用功能，因此，在使用ST ToF解決方案時(shí)，蓋板已成為必須考慮的重要因素。ST與特定協(xié)力廠商合作開(kāi)發(fā)的一系列蓋板，相關(guān)資訊和設(shè)計(jì)分享對(duì)應(yīng)用開(kāi)發(fā)非常有益。
結(jié)語(yǔ)
一般來(lái)說(shuō)，我們會(huì)將ST的ToF解決方案本身稱(chēng)為EVK（Evaluation Kit）。EVK不僅是評(píng)估套件，還有配套的可拆分子板，這使得ST的ToF解決方案可以在小型PCB上使用。此外，客戶(hù)和設(shè)計(jì)人員也發(fā)現(xiàn)，透過(guò)飛線連接感測(cè)器板或從官網(wǎng)下載軟體非常方便、省事、省時(shí)。因此，它們確實(shí)可以協(xié)助客戶(hù)加速ToF產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)速度，並充分發(fā)揮ToF的優(yōu)勢(shì)。
