_SKU_SEN0259_TF_Mini_LiDAR_ToF__激光测距传感器 - jimaobian/DFRobotWikiCn GitHub Wiki

TF Mini LiDAR (ToF) 激光测距 (12m)

简介

TFmini

TF Mini LiDAR是一款基于飞行时间技术（ToF）的单向激光测距仪。它由特殊的光学和电子设备构成，内部集成了面向室内室外各种应用环境的适配算法，雷达身材小巧但测距性能优良。可作为测距工具用来检测前方障碍物的距离；亦可以作为机器人的眼睛，为机器人的安全避障和路线选择提供距离信息；在各种机器控制的场景，支持系统的自动化；因为它体积小、重量轻及功耗低的特点，同样适合用作无人机定高和地形跟随。 TF Mini最大探测距离12m，支持100Hz采样分辨率，6米内精度为在4cm以内；6~12米，精度在6厘米以内，FOV视场2.3°，抗干扰性强，可在室外强光下工作，整体重量轻至4.7g。 TF Mini LiDAR采用UART (TTL)通讯接口，可用标准5V供电，平均功耗0.6W，兼容各种arduino控制器。配合DFRobot Gravity IO Expansion Shield，可直插Arduino，无需额外接线。配合DFRobot开发的Arduino库，可以非常方便地集成到系统中。
warning_yellow.png
注意事项：

产品在探测高反射率物体，如镜面、光滑地砖时， 会有失效的风险。

当产品与被测目标之间有透明物体，如玻璃、水时，会有失效的风险。

请勿直接用手触碰线路板。如有需求，请佩戴静电手环或防静电手套。 |

TFmini Plus

TFmini Plus是基于我们前面推出的TFmini的升级项目，它是一款小型化，单点测距的产品，配合独特的光学、电学、算法设计，能实现稳定、精准、高灵敏度和高速的距离测量的功能。 TFmini Plus基于TOF（Time of Flight）即飞行时间原理。工作时，产品周期性的向外发出近红外光调制波，调制波遇物体后反射。通过测量调制波往返相位差，得到飞行时间，从而计算出产品与被测目标之间的相对距离。 产品本身既具有TFmini的低成本、小体积、低功耗、测距远等几大优势外，还进一步提升了产品的整体性能。提高了产品的输出帧率，由原来的100Hz提升到了1000Hz，反应更为灵敏；缩小了测距盲区，盲区缩小至10cm；提高了数据准确性及稳定度，还增加了IP65等级防护，能有效防尘防水，在室外强光、不同温度、不同反射率等不同环境下适应性更强，功耗更低，探测频率也更加灵活。同时兼容UART和IIC通信接口，可通过发送指令进行切换。采用标准5V供电，平均功耗仅0.55W，兼容各种Arduino控制器，配合DFRobot开发的Arduino库，可以非常方便地集成到系统中，使用起来更加便捷。 产品尺寸仅为35*21*18.5mm，和我们的大拇指大小相当，身材小巧但测距性能优良，可作为测距工具用来检测前方障碍物的距离；也可在我们的创客爱好者手中成为机器人的眼睛，为机器人的安全避障和路线选择提供距离信息；亦可应用到汽车上作为防撞预警；为无人机定高辅助无人机降落等各类场景中。
warning_yellow.png
注意事项：

本产品只能由合格的专业人员维修，且只能使用原厂备件，以保证产品的性能和安全性。

产品本身无极性保护和过电压保护，请按说明书内容正确接线和供电。

产品的工作温度为 -20℃~60℃，请勿在此温度范围外使用，以免产生风险。

产品的存储温度为 -20℃~75℃，请勿在此温度范围外存储，以免产生风险。

请勿打开外壳进行本使用说明以外的装配或保养，以免影响产品防护性能，造成产品失效。

产品在探测高反射率物体，如镜面、光滑地砖、平静的牛奶液面时，会有失效的风险。

当产品与被测目标之间有透明物体，如玻璃、水时，会有失效的风险。

当产品发射接收窗口被污物覆盖时，会有失效的风险，请保持窗口干净。发射接收窗口为红透亚克力材质，请勿让产品接触酒精，会导致产品损坏。

本产品线缆较细，请在使用时不要用力拉拽线缆，会导致产品损坏。 |

技术规格

TFmini

  • 电压适用范围：4.5V~6V
  • 通讯接口：UART（TTL）
  • 工作范围：0.3m~12m（@室内）
  • 10%反射率时最大范围：5m
  • 平均功耗：0.6W
  • 接收角：2.3°
  • 最小分辨率：5mm
  • 刷新频率：100Hz
  • 测距精度：1% (<6m)，2%(6~12m)
  • 测距单位：mm
  • 波段：850nm
  • 尺寸：42mm×15mm×16mm
  • 工作温度: 0℃~60℃
  • 存储温度：为 -20℃~75℃
  • 抗环境光：70Klux
  • 重量：4.7g

TFmini Plus

产品性能

  • 测量范围：0.1m~12m
  • 准确度：±5cm@（0.1-6m），±1%@（6m-12m）
  • 距离分辨率：5mm
  • 帧率：1-1000Hz（可调）
  • 抗环境光能力：70klux
  • 工作温度：-20℃~60℃
  • 防护等级：IP65
  • 光学参数
  • 光源：LED
  • 中心波长：850nm
  • 信号接收角：3.6°

电学参数

  • 输入电压：5V±0.5V
  • 平均电流：≤110mA
  • 功耗：550mW（低功耗模式：85mW）
  • 峰值电流：500mA
  • 通信电平：LVTTL（3.3V）
  • 通信接口：UART、IIC、I/O

其他

  • 壳体材质：ABS+PC
  • 存储温度：-20℃~75℃
  • 重量：12g
  • 尾线线长：30cm

引脚说明

| | | | ------------------------------------------- | | | TFmini | |
标号 名称 功能描述
黑线 GND 电源负极
红线 VCC 电源正极
蓝线 RXD 串口接收
绿线 TXD 串口发射

| | | | --------------------------------------------------- | | | TFmini Plus | |
标号 名称 功能描述
黑线 GND 电源负极
红线 VCC 电源正极
蓝线 RXD 串口接收
绿线 TXD 串口发射

使用教程

此处共列出两种方式，旨在让大家对单点激光测距仪有一个直观的认识。

  1. Arduino使用方法
  2. PC上位机调试
  3. 黑白线检测（巡线检测）

准备

Arduino调试方法（PC串口）

鉴于TF mini为串口设备，而普通Arduino只有一个硬件串口，所以推荐使用软串口来配合传感器使用，用户也可以使用多串口设备，诸如Arduino Leonardo，Arduino Mega2560等设备，此处使用最常见的Arduino UNO作为控制器，定义D12和D13为软串口。

Arduino连线图

  • 使用PC端的串口软件来显示检测的距离以及对整个系统供电
TF Mini串口显示接法 TFmini Plus串口显示接法

Arduino调试代码

  • 需要使用PC串口工具，读到的数据会显示在串口工具界面

|

/*
  * @File  : DFRobot_TFmini_test.ino
  * @Brief : This example use TFmini to measure distance
  *         With initialization completed, we can get distance value and signal strength
  * @Copyright   [DFRobot](http://www.dfrobot.com), 2016
  *             GNU Lesser General Public License
  *
  * @version  V1.0
  * @date  2018-1-10
*/

#include <DFRobot_TFmini.h>

SoftwareSerial mySerial(12, 13); // RX, TX

DFRobot_TFmini  TFmini;
uint16_t distance,strength;

void setup(){
    Serial.begin(115200);
    TFmini.begin(mySerial);
}

void loop(){
    if(TFmini.measure()){                      //Measure Distance and get signal strength
        distance = TFmini.getDistance();       //Get distance data
        strength = TFmini.getStrength();       //Get signal strength data
        Serial.print("Distance = ");
        Serial.print(distance);
        Serial.println("cm");
        Serial.print("Strength = ");
        Serial.println(strength);
        delay(500);
    }
    delay(500);
}

|}

  • 串口软件显示数据格式如下

 Distance = 1000 mm  Strength =  688

Arduino LCD距离数值显示

实际应用场景中，传感器一般会在脱机状态下工作，我们特别提供了一个使用案例，使用锂电池供电，用LCD来显示距离测量数据，非常适合室外使用。

Arduino连接图
TFmini LCD显示接法 TFmini Plus LCD显示接法

Arduino测试代码

|


/*
  * @File  : DFRobot_TFmini_test.ino
  * @Brief : This example use TFmini to measure distance
  *         With initialization completed, we can get distance value and signal strength
  * @Copyright   [DFRobot](http://www.dfrobot.com), 2016
  *             GNU Lesser General Public License
  *
  * @version  V1.0
  * @date  2018-1-10
*/
#include <Wire.h>
#include <DFRobot_RGBLCD.h>
#include <DFRobot_TFmini.h>            //TF Mini header file

SoftwareSerial mySerial(12, 13);      // RX, TX
DFRobot_TFmini  TFmini;
uint16_t distance,strength;

unsigned int lcd_r = 0, lcd_g = 0, lcd_b = 0;
unsigned long delaytime = 0, lighttime = 0;
DFRobot_RGBLCD lcd(16, 2);
void setup()
{lcd.init();
  delay(5000);
  Serial.begin(115200);
  Serial.println("hello start");

  TFmini.begin(mySerial);
  lighttime = millis();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("Dis:");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("Str:");
  lcd.setRGB(255, 255, 000);
}
void loop() {

/******************LCD*******************/
 lcd_r = random(256);
  delayMicroseconds(10);
  lcd_g = random(256);
  delayMicroseconds(10);
  lcd_b = random(256);
  if (millis() - lighttime > 3000)
  {
    lcd.setRGB(lcd_r, lcd_g, lcd_b);
    lighttime = millis();
  }
  //delay(100);
  /**************TF Mini***************/
 if(TFmini.measure()){                          //Measure Distance and get signal strength
        distance = TFmini.getDistance();       //Get distance data
        strength = TFmini.getStrength();       //Get signal strength data

    lcd.setCursor(5, 0);                       //LCD display
    lcd.print(  distance / 10000);
    lcd.print(  distance/ 1000 % 10);
    lcd.print('.');
    lcd.print(  distance / 100 % 10);
    lcd.print(  distance / 10 % 10);
    lcd.print(  distance  % 10);
    lcd.print(" m");
    lcd.setCursor(5, 1);
    lcd.print(strength / 10000);
    lcd.print(strength / 1000 % 10);
    lcd.print(strength / 100 % 10);
    lcd.print(strength / 10 % 10);
    lcd.print(strength % 10);
    }
}

|}

  • LCD显示屏上显示下列数据格式

Dis: 05.000 m Str: 00600

LCD数据显示

PC上位机显示

除了通过单片机来读取数据外，调试阶段，我们还可以使用PC上位机来读取距离输出。点击此处下载

连接图

将TF Mini通过一个USB转TTL模块连接到电脑上，通过上位机读取数据
TFmini上位机显示接法 TFmini上位机显示接法

上位机数据显示

TF Mini上位机数据显示

黑白线检测

TF Mini激光测距雷达是一种光学传感器，但凡光学传感器，对于光的敏感度会比较高。我们可以利用这一特性实现近距离黑白线检测。（注：黑色的反射率低；白色的反射率高；） 我们利用信号强度“Strength”来分辨两种颜色。

接线图
TFmini识别黑白色接法 TFmini Plus识别黑白色接法

Arduino代码

  • 注意：代码需与TF Mini库配合使用

|


/*
  * @File  : DFRobot_TFmini_test.ino
  * @Brief : This example use TFmini to measure distance
  *         With initialization completed, we can get distance value and signal strength
  * @Copyright   [DFRobot](http://www.dfrobot.com), 2016
  *             GNU Lesser General Public License
  *
  * @version  V1.0
  * @date  2018-1-10
*/

#include <DFRobot_TFmini.h>

SoftwareSerial mySerial(12, 13); // RX, TX

DFRobot_TFmini  TFmini;
uint16_t distance,strength;

void setup(){
    Serial.begin(115200);
    TFmini.begin(mySerial);
}

void loop(){
    if(TFmini.measure()){                      //Measure Distance and get signal strength
        strength = TFmini.getStrength();       //Get signal strength data
        Serial.print("Strength = ");
        Serial.println(strength);
    }
}

|}

  • 下载好程序后，在同一距离连续地反复测量黑色和白色纸张，通过串口绘图工具可见信号强度的变化情况

串口绘图

常见问题

（此处添加TF Mini常见问题解答）

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