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SENSORES DE TIEMPO DE VUELO (TOF): ¿QUÉ SON Y CÓMO FUNCIONAN?

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Los sensores de tiempo de vuelo (ToF) utilizan señales para medir con precisión la distancia de un objeto. Sigue leyendo para saber todo sobre los dispositivos ToF.

¿Qué son?.

Los sensores de tiempo de vuelo pueden modelar un área en un espacio tridimensional (Fuente: PCQuest).

Recientemente, los desarrolladores de The Spaghetti Detective (TSD) enviaron una encuesta en la que preguntaban a los usuarios qué querían que hiciera la empresa en el futuro. Ah, y para los que no lo sepan, TSD no tiene nada que ver con la impresión 3D de alimentos. En su forma actual, es un complemento de OctoPrint que detecta los fallos de impresión con una cámara y permite la impresión 3D a distancia. (El inusual nombre viene del hecho de que las impresiones fallidas pueden parecer espaguetis).

En su encuesta, TSD sugirió el uso de un sensor de tiempo de vuelo (ToF) para permitir el escaneo 3D en una impresora 3D. Tanto si quiere participar en esa encuesta como si simplemente está entusiasmado con el potencial del escaneado 3D, puede que se pregunte qué es exactamente un sensor de tiempo de vuelo. La respuesta corta: Un sensor de tiempo de vuelo es un dispositivo capaz de modelar digitalmente un objeto o área.

Estos dispositivos se encuentran en varios modelos recientes de smartphones y pueden medir la profundidad del entorno para modelar objetos y espacios. Los sensores de tiempo de vuelo pueden cartografiar el entorno en un espacio tridimensional y son los mismos que se utilizan en los dispositivos Xbox Kinect de Microsoft.

Sin embargo, los sensores ToF son un poco más complicados que eso, por lo que explicaremos más sobre cómo funcionan y cómo se pueden utilizar en las siguientes secciones.

Cómo funcionan.

La distancia a un objeto se mide emitiendo un láser y anotando el tiempo que tarda en volver (Fuente: SeeedStudio).

El tiempo de vuelo puede parecer un nombre bastante arbitrario para un dispositivo similar a una cámara, pero los sensores ToF reciben su nombre del principio de tiempo de vuelo en el que se basan para funcionar.

El concepto de tiempo de vuelo es un método para determinar la profundidad de un objeto desde un sensor. Básicamente, esto se hace midiendo el tiempo que tarda una señal en volver al sensor tras reflejarse en los objetos circundantes. La longitud se calcula mediante diversas fórmulas que interpretan las variables proporcionadas por el sensor ToF.

Aunque los dispositivos de tiempo de vuelo suelen llamarse sensores, contienen mucho más que sensores: Hay una unidad de iluminación que emite una señal luminosa, una lente que recoge la luz reflejada y una electrónica de control para controlar los distintos componentes.

Un acercamiento.

La tecnología LiDAR se utiliza para la información sobre el tráfico (Fuente: Schott).

El principal tipo de señal utilizado en los sensores de tiempo de vuelo es la luz, pero el sonido también puede ser adecuado. Los sensores ToF que más se relacionan con la impresión 3D suelen utilizar láseres (luz) para determinar el alcance de un objeto, lo que se conoce como tecnología de detección y alcance de luz (LiDAR).

Una unidad de cálculo se utiliza para determinar la distancia dentro del sensor ToF. Todos estos componentes realizan diferentes tareas y trabajan juntos para proporcionar las variables necesarias para calcular la distancia. Los sensores de tiempo de vuelo actúan con extrema rapidez, sobre todo teniendo en cuenta que la luz viaja a 299.792.458 m/s.

Reducir el zoom.

Los sensores de tiempo de vuelo tienen diferentes alcances dependiendo de la marca del sensor, pero pueden ir desde milímetros hasta kilómetros. Como habrás adivinado, los sensores de tiempo de vuelo más caros suelen tener mayor alcance.

Estos sensores son bastante fiables incluso a altas temperaturas y bajo altas presiones. Sin embargo, los sensores ToF son ineficaces en entornos con humo y niebla y no funcionan con objetos que tienen superficies transparentes debido a la forma en que reacciona la luz. Además, las diferentes marcas tienen diferentes capacidades y pueden manejar ciertos entornos, por lo que esto puede influir en el sensor que querrá utilizar.

Usos.

Los sensores de tiempo de vuelo se utilizan en los coches para reconocer los gestos de apertura del maletero (Fuente: EeNews Automotive).

Los sensores de tiempo de vuelo se utilizan en muchos dispositivos comunes, como la cámara de su smartphone o de su portátil; sin embargo, pueden hacer mucho más. Ya se utilizan para crear tecnología de realidad aumentada, que añade un aspecto digital a la visión real. El reconocimiento de gestos y la identificación de rostros también utilizan sensores ToF, con los que quizá esté familiarizado en ciertos dispositivos inteligentes.

Otro gran uso para ellos (que podría estar haciendo más hoy en día) es difuminar los fondos en las reuniones de Zoom o Teams.

Escaneo e impresión en 3D.

Un escáner 3D DIY con piezas impresas en 3D y un sensor ToF (Fuente: bitluni vía YouTube).

Esta capacidad de separar el primer plano del fondo también puede aplicarse a la impresión 3D. En particular, los sensores de tiempo de vuelo son una gran manera de escanear en 3D un objeto que no se puede diseñar.

En la reciente encuesta de The Spaghetti Detective, se insinuó la posibilidad de añadir un sensor de tiempo de vuelo a una impresora 3D para hacer un dispositivo de escaneo 3D para escanear modelos en su cama de impresión.

Esto podría funcionar si los sensores de tiempo de vuelo se dirigieran a un solo objeto, porque no se quiere modelar ningún desorden circundante además de lo que se intenta escanear. Al principio, esto podría parecer una tarea inviable, pero hay que recordar que los sensores ToF ya pueden hacer esto para diferentes aplicaciones.

Estos sensores se utilizan para difuminar los fondos en las cámaras para centrarse en un objeto, que es esencialmente la misma tarea que haría un escáner 3D de tiempo de vuelo. Los sensores de tiempo de vuelo pueden concentrarse en un lugar específico, dirigiendo la señal (haces de luz u ondas sonoras) a un objeto de interés concreto, lo que los hace ideales para el escaneo 3D. Las aplicaciones de escaneo 3D de algunos smartphones hacen precisamente esto utilizando los sensores de tiempo de vuelo incorporados para escanear con precisión un objeto.

A medida que la tecnología de tiempo de vuelo sigue extendiéndose y madurando, es posible que se utilice más, especialmente en la impresión 3D y el escaneado.

Artículo original disponible en: 3ALLDP

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