产品简介

TOF Laser Range Sensor是一款基于TOF (飞行时间) 技术的激光测距传感器，内置控制器和测距算法。 测距范围可达5m，精度高达±1.5cm，分辨率可到1mm。支持UART和CAN通信，支持主动与查询输出数据，支持级联测距。 可以作为测距工具进行距离检测，也可作为机器人避障/路线规划，还可用于无人机定高/天花板检测等领域。

产品特点

• 基于TOF (飞行时间) 激光测距技术
• 支持UART、CAN通信 (UART、CAN共用接口)
• 支持短、中、长三种距离测量模式
• 支持多种FOV角度设置，可以满足多种场景需求
• 支持输出距离测量值dis、距离状态dis status、信号强度signal strength等信息
• 支持两种输出方式：主动输出与查询输出
• 支持多模块级联
• 支持升级固件
• 3.7 ~ 5.2V供电，防反接保护
• 功耗约290mW
• 940nm激光符合IEC 60825-1:2014第3版规定的Class1标准

产品参数

应用场景

• 无人机定高、天花板检测
• 机器人避障
• 测量与检测
• 智能手势控制
• 1维手势识别

工作原理

TOF是一种绝对距离检测技术，即传感器发出经过调试的近红外光，遇物体后反射，传感器通过计算光线发射和反射时差或相位差，来换算被拍摄景物的距离，以产生深度信息。相比于双目方案与3D结构光方案，TOF具有工作距离远，适用场景广，较远距离精度高等优点。因此常被应用于人员接近检测、机器人避障、照相机自动对焦等场合。室外环境中有来自太阳光的近红外光，会对模块的测量效果产生影响。

功能描述

【ID | 身份标识】

• ID是用于区分不同传感器而设定的一个变量，在级联连接时用于识别各个传感器。

【Interface & Baudrate | 接口与波特率】

TOFSense支持配置为UART与CAN两种通信方式：

• UART串口通信波特率设置范围如下：

• CAN通信波特率设置范围如下：

接口数据输出模式设置：

• Active Output | 主动输出：
  • 主动输出模式仅可在单模块时使用，该模式下模块以10Hz的频率主动输出测量信息。
  • 主动输出模式配置如下图：
       

• Query Output | 查询输出：
  • 查询输出模式可在单模块与级联时使用，该模式下通过控制器向期望查询模块发送包含该模块ID的查询指令，模块即可输出一帧测量信息。
  • 查询输出模式配置如下图：
       

【Distance Status | 距离状态指示】

模块可以输出当前距离状态，用户可结合距离状态进行数据处理，距离状态含义如下：

【Signal Strength | 信号强度】

• 指示当前返回信号的强度，该值越大表明返回信号越强。

【FOV | 视场角】

• FOV视场角的大小决定了TOFSense的视野范围，模块可以更改X方向视场角fov.x、Y方向视场角fov.y、X方向偏移fov.x_offset、Y方向偏移fov.y_offset。
  X、Y方向视场角设置范围15°~27°，X、Y方向视场角偏移设置范围-6°~ 6°。可通过上位机软件进行设置。

• 模块初始视场角参数fov.x=27°、fov.y=27°、fov.x_offset=0°、fov.y_offset=0°。
  通过设置X方向视场角25°、Y方向视场角15°、X方向偏移1°、Y方向偏移-1°。
  可以将模块感兴趣区域变为下图所示：

说明：较小的FOV 可以提高模块狭小空间以及小物体的探测性能，但是FOV视场角的改变也会对模块的最远测距距离产生影响，视场角越小，最远测距距离越小。

【Indicator Light | 指示灯】

• 指示灯共两种闪烁状态，快速闪烁0.1S闪烁一次，慢速闪烁1S闪烁一次。LED状态与含义如下：

【Function Key | 功能按键】

• 用于在CAN通信模式下进行参数配置。按住按键上电直到指示灯慢速闪烁，则强制进入UART输出模式。

【CascadeRanging | 级联测距】

• 将多个传感器配置为不同ID并串联起来，通过一个通信接口即可读取到所有传感器的测距信息。连接示意图如下图：
  

说明：级联测距下，适合UART查询、CAN查询、CAN主动输出三种方式。

协议解析

• 协议由 Frame Header（帧头）、Function Mark（功能字）、Data（数据）、Sum Check（校验和）组成。
  • 其中 Frame Header、Function Mark 为固定不变的数值；
  • Data 为传输的数据内容；
  • Sum Check 为 Frame Header、Function Mark、Data 相加求和（即前面所有字节相加）后的最低字节。
• 协议组成：

Frame Header + Function Mark + Data + Sum Check

说明：协议包遵循小端模式原则，即低字节在前，高字节在后。

• TOFSense _UART_Frame:
  • 数据来源： 将模块连接上位机，配置UART为主动输出模式。
  • 原始数据：

57 00 ff 00 9e 8f 00 00 ad 08 00 00 03 00 ff 3a

• • 解析表：
    

• TOFSense _UART_Read_Frame:
  • 数据来源： 将模块连接上位机，配置为UART查询输出模式，id为0，通过上位机发送下列数据实现数据查询。
  • 原始数据：

57 10 FF FF 00 FF FF 63

• • 解析表：
    

• TOFSense _CAN_Frame:
  • 数据来源： 模块配置为CAN主动输出模式，id为1，连接CAN接收设备。
  • 原始数据：

AD 08 00 00 03 00 FF FF

• • 解析表：
    

• TOFSense _CAN_Read_Frame:
  • 数据来源： 模块配置为CAN查询输出模式，id为1，连接CAN查询设备，配置id_s为2。
  • 原始数据：

FF FF FF 01 FF FF FF FF

• • 解析表：
    

软件说明

TOF Assistant是TOF激光测距模块配套的调试软件，主要作用为：配置调试、状态显示、功能应用、固件升级：

• 配置调试：用于配置节点相关参数，如ID、工作模式、波特率等。
• 功能应用：用于应用开发，如数据导入导出、运动轨迹存储、历史轨迹回放等。
• 固件升级：用于给产品进行有线固件升级。

产品尺寸

树莓派使用

硬件连接

Arduino使用

硬件连接

程序

• File:TOF-Laser-Range-Sensor-Demo.7z：TOF-Laser-Range-Sensor-Demo.7z ‎（文件大小：1 KB，MIME类型：application/x-7z-compressed）

软件

• TOF Assistant上位机助手 (Windows 7/10 64位机用)：Waveshare_TOFAssistant.zip ‎（文件大小：23.66 MB，MIME类型：application/zip）
• TOF Assistant上位机助手 (Windows 7/10 32位机用)：Waveshare_TOFAssistant_32bit.zip ‎（文件大小：19.92 MB，MIME类型：application/zip）

Q1. 室外（强光）条件下可以用吗？

  模块受自然光影响。一般来说自然光越强，受影响越大，表现为测距距离变短、精度变差、波动变大。强光情况下（如太阳光）一般推荐在近距离检测场景使用。

Q2. 多个模块是否有干扰？

  没有干扰。当多个模块同时工作时，即使相互之间的红外光线交叉或打到同一个位置，也不会影响实际测量。

Q3. 为什么TOFSense没有数据输出？

  各个模块均经过严格的测试后发货，没有数据时请先自行检查模式、接线、波特率等配置是否正确；对于CAN输出模式，请检查是否含有终端电阻（一般为120Ω）。

Q4. 安装时需要注意什么？

安装时需避免FOV角度内有遮挡。另外需要注意与地面高度，应避免FOV内出现地面遮挡等类似反射面。

Q5. 模块的UART与CAN是同一个接口吗？

模块的UART接口与CAN接口公用相同的物理接口，针对不同的通讯模式转换对应线序即可。

Q6. 如何配置模块为UART或CAN通信模式？

在UART通讯模式下，通过上位机即可将模块配置为CAN通讯模式；在CAN通讯模式下，需按住按键并后将模块上电，当指示灯变为慢速闪烁后松开按键，此时模块强制进入UART模式，再通过上位机写入UART配置即可。

Q7. 模块输出的是最近距离、最远距离还是平均距离？

模块单次测试量会得到多组距离值，并有内部处理器处理得到占比最大的距离

Q8. 模块是否支持输出点云信息？

模块单次只能输出一个距离，暂时不支持点云信息的输出。

QQ : 202004841