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ToF(Time-of-Flight)

このページでは、光の反射速度によって対象物との距離を計測する「Tof(Time-of-Flight)」について分かりやすく解説しています。

ToFとは?

ToF(Time-of-Flight)とは、3Dマシンビジョンに用いられる計測方式の1つであり、光の速度と反射時間を活用して対象物との距離を計測するシステムです。

そもそも光は空気中でおよそ「秒速30万km」という速さで動いています。言い換えれば、光源から照射された光が対象物に反射して戻ってくるまでの時間差を検出することで、対象物までの距離を測定できます。

  • 対象物までの距離=光が返ってくる時間(往復)÷2×30万km/秒

なお、ToFには周囲の明かり(外乱光)が強いと正確な検出が難しいという性質もありましたが、近年は外乱光に対応できるToFセンサーなども開発されています。

ToFを導入するメリット

ToFの根幹を支える物理法則として、空気中で光の速さ(光速)は常に一定という性質は無視できません。これにより、ToFでは反射した光が戻ってくるまでの時間差を正確に測定できるセンサー(光検出器)があれば、対象物が近くにあっても遠くにあっても常に正確な測定結果を計算できるというメリットがあります。

また、ToFは光源とセンサーで構成されているというシンプルさに加えて、暗い環境でも問題なく距離を計測できるといった点がメリットです。

実際、ToFは自動車産業やロボット産業、夜間撮影が必要な監視カメラなど、様々な場面で活躍しています。

ToFがおすすめの製造現場

ToFの特性は、計測に必要な光が光速という圧倒的なスピードで動いているという点です。つまりコンベアなどで移動している対象物であっても、光速と比較すれば問題になる速度でなく、ToFを使うことでその瞬間の距離を自動測定できることが重要です。

また、夜間の作業時や暗い現場などで正確な距離測定を行わなければならないような場合も、ToFを活用することで安全かつスムーズに計測や検出を実行できます。

その他、画像処理システムなどと組み合わせて対象物の大きさや形状、体積なども計算し、選別作業へ反映できることがポイントです。

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