Lajme - Parimi Bazë dhe Zbatimi i Sistemit TOF (Koha e Fluturimit)

Regjistrohuni në rrjetet tona sociale për postime të shpejta

Kjo seri synon t'u ofrojë lexuesve një kuptim të thellë dhe progresiv të sistemit të Kohës së Fluturimit (TOF). Përmbajtja mbulon një pasqyrë gjithëpërfshirëse të sistemeve TOF, duke përfshirë shpjegime të hollësishme si të TOF-së indirekte (iTOF) ashtu edhe të TOF-së direkte (dTOF). Këto seksione thellohen në parametrat e sistemit, avantazhet dhe disavantazhet e tyre, si dhe algoritme të ndryshme. Artikulli gjithashtu eksploron komponentët e ndryshëm të sistemeve TOF, siç janë Lazerët me Emetim Sipërfaqësor me Zgavër Vertikale (VCSEL), lentet e transmetimit dhe marrjes, sensorët marrës si CIS, APD, SPAD, SiPM dhe qarqet drejtuese si ASIC.

Hyrje në TOF (Koha e Fluturimit)

Parimet Bazë

TOF, që do të thotë Koha e Fluturimit, është një metodë e përdorur për të matur distancën duke llogaritur kohën që i duhet dritës për të përshkuar një distancë të caktuar në një mjedis. Ky parim zbatohet kryesisht në skenarët optikë të TOF dhe është relativisht i thjeshtë. Procesi përfshin një burim drite që lëshon një rreze drite, me kohën e emetimit të regjistruar. Kjo dritë më pas reflektohet nga një objektiv, kapet nga një marrës dhe shënohet koha e marrjes. Diferenca në këto kohë, e shënuar si t, përcakton distancën (d = shpejtësia e dritës (c) × t / 2).

Llojet e sensorëve ToF

Ekzistojnë dy lloje kryesore të sensorëve ToF: optikë dhe elektromagnetikë. Sensorët optikë ToF, të cilët janë më të zakonshëm, përdorin pulse drite, zakonisht në diapazonin infra të kuq, për matjen e distancës. Këto pulse emetohen nga sensori, reflektohen nga një objekt dhe kthehen te sensori, ku matet koha e udhëtimit dhe përdoret për të llogaritur distancën. Në të kundërt, sensorët elektromagnetikë ToF përdorin valë elektromagnetike, si radari ose lidari, për të matur distancën. Ata funksionojnë në një parim të ngjashëm, por përdorin një medium të ndryshëm për...matjen e distancës.

Zbatimet e sensorëve ToF

Sensorët ToF janë të gjithanshëm dhe janë integruar në fusha të ndryshme:

Robotikë:Përdoret për zbulimin e pengesave dhe navigimin. Për shembull, robotë si Roomba dhe Atlas i Boston Dynamics përdorin kamera thellësie ToF për të hartëzuar mjedisin përreth dhe për të planifikuar lëvizjet.

Sisteme Sigurie:I zakonshëm në sensorët e lëvizjes për zbulimin e ndërhyrësve, aktivizimin e alarmeve ose aktivizimin e sistemeve të kamerave.

Industria e Automobilave:I përfshirë në sistemet e ndihmës së shoferit për kontrollin adaptiv të shpejtësisë dhe shmangien e përplasjeve, duke u bërë gjithnjë e më i përhapur në modelet e reja të automjeteve.

Fusha MjekësorePërdoret në imazherinë dhe diagnostikimin jo-invaziv, siç është tomografia optike e koherencës (OCT), duke prodhuar imazhe indesh me rezolucion të lartë.

Elektronikë për KonsumatorinI integruar në telefona inteligjentë, tableta dhe laptopë për veçori të tilla si njohja e fytyrës, vërtetimi biometrik dhe njohja e gjesteve.

Dronët:Përdoret për navigim, shmangie të përplasjeve dhe në adresimin e shqetësimeve për privatësinë dhe aviacionin.

Arkitektura e Sistemit TOF

Një sistem tipik TOF përbëhet nga disa komponentë kryesorë për të arritur matjen e distancës siç përshkruhet:

· Transmetues (Tx):Kjo përfshin një burim drite lazeri, kryesisht njëVCSEL, një qark drejtues ASIC për të drejtuar lazerin, dhe komponentë optikë për kontrollin e rrezes, siç janë lentet kolimuese ose elementët optikë difraktivë, dhe filtrat.
· Marrësi (Rx):Kjo përbëhet nga lente dhe filtra në anën marrëse, sensorë si CIS, SPAD ose SiPM në varësi të sistemit TOF, dhe një Përpunues të Sinjalit të Imazhit (ISP) për përpunimin e sasive të mëdha të të dhënave nga çipi i marrësit.
·Menaxhimi i energjisë:Menaxhimi i stallësKontrolli i rrymës për VCSEL-et dhe tensioni i lartë për SPAD-et është thelbësor, duke kërkuar menaxhim të fuqishëm të energjisë.
· Shtresa e Softuerit:Kjo përfshin firmware-in, SDK-në, sistemin operativ dhe shtresën e aplikacionit.

Arkitektura demonstron se si një rreze lazeri, që buron nga VCSEL dhe modifikohet nga komponentët optikë, udhëton nëpër hapësirë, reflektohet nga një objekt dhe kthehet te marrësi. Llogaritja e intervalit kohor në këtë proces zbulon informacionin e distancës ose thellësisë. Megjithatë, kjo arkitekturë nuk mbulon shtigjet e zhurmës, të tilla si zhurma e shkaktuar nga rrezet e diellit ose zhurma me shumë shtigje nga reflektimet, të cilat diskutohen më vonë në seri.

Klasifikimi i sistemeve TOF

Sistemet TOF kategorizohen kryesisht sipas teknikave të tyre të matjes së distancës: TOF direkte (dTOF) dhe TOF indirekte (iTOF), secila me qasje të dallueshme harduerike dhe algoritmike. Seria fillimisht përshkruan parimet e tyre përpara se të thellohet në një analizë krahasuese të avantazheve, sfidave dhe parametrave të sistemit të tyre.

Pavarësisht parimit në dukje të thjeshtë të TOF-it - emetimi i një pulsi drite dhe zbulimi i kthimit të tij për të llogaritur distancën - kompleksiteti qëndron në diferencimin e dritës kthyese nga drita e ambientit. Kjo adresohet duke emetuar dritë mjaftueshëm të ndritshme për të arritur një raport të lartë sinjal-zhurmë dhe duke zgjedhur gjatësi vale të përshtatshme për të minimizuar ndërhyrjen e dritës mjedisore. Një qasje tjetër është kodimi i dritës së emetuar për ta bërë atë të dallueshme pas kthimit, ngjashëm me sinjalet SOS me një elektrik dore.

Seria vazhdon me krahasimin e dTOF dhe iTOF, duke diskutuar në detaje ndryshimet, avantazhet dhe sfidat e tyre, dhe kategorizon më tej sistemet TOF bazuar në kompleksitetin e informacionit që ato ofrojnë, duke filluar nga TOF 1D në TOF 3D.

dTOF

TOF-i direkt mat drejtpërdrejt kohën e fluturimit të fotonit. Komponenti i tij kryesor, Dioda e Avalançit me Foton të Vetëm (SPAD), është mjaft e ndjeshme për të zbuluar fotone të vetme. dTOF përdor Numërimin e Fotoneve të Vetëm të Korreluar në Kohë (TCSPC) për të matur kohën e mbërritjes së fotoneve, duke ndërtuar një histogram për të nxjerrë distancën më të mundshme bazuar në frekuencën më të lartë të një ndryshimi të caktuar kohor.

iTOF

TOF indirekt llogarit kohën e fluturimit bazuar në ndryshimin e fazës midis formave të valëve të emetuara dhe të marra, zakonisht duke përdorur sinjale të modulimit të valëve të vazhdueshme ose të pulsit. iTOF mund të përdorë arkitekturat standarde të sensorëve të imazhit, duke matur intensitetin e dritës me kalimin e kohës.

iTOF ndahet më tej në modulim të valës së vazhdueshme (CW-iTOF) dhe modulim të pulsit (Pulsed-iTOF). CW-iTOF mat zhvendosjen e fazës midis valëve sinusoidale të emetuara dhe të pranuara, ndërsa Pulsed-iTOF llogarit zhvendosjen e fazës duke përdorur sinjale të valës katrore.

Lexim i mëtejshëm:

Wikipedia. (nd). Koha e fluturimit. Marrë ngahttps://en.wikipedia.org/wiki/Time_of_flight
Grupi i Zgjidhjeve Gjysmëpërçuese Sony. (nd). ToF (Koha e Fluturimit) | Teknologjia e Përbashkët e Sensorëve të Imazhit. Marrë ngahttps://www.sony-semicon.com/en/technologies/tof
Microsoft. (4 shkurt 2021). Hyrje në Microsoft Time Of Flight (ToF) - Platforma Azure Depth. Marrë ngahttps://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft-time-of-flight-tof
ESCATEC. (2 Mars 2023). Sensorët e Kohës së Fluturimit (TOF): Një Përmbledhje e Thelluar dhe Zbatimet. Marrë ngahttps://www.escatec.com/news/time-of-flight-tof-sensors-an-in-depth-overview-and-applications

Nga faqja e internetithttps://faster-than-light.net/TOFSystem_C1/

nga autori: Chao Guang

Mohim përgjegjësie:

Me anë të kësaj deklarojmë se disa nga imazhet e shfaqura në faqen tonë të internetit janë mbledhur nga interneti dhe Wikipedia, me qëllim promovimin e edukimit dhe ndarjen e informacionit. Ne respektojmë të drejtat e pronësisë intelektuale të të gjithë krijuesve. Përdorimi i këtyre imazheve nuk ka për qëllim përfitim komercial.

Nëse besoni se ndonjë nga përmbajtjet e përdorura shkel të drejtat tuaja të autorit, ju lutemi na kontaktoni. Ne jemi më se të gatshëm të marrim masat e duhura, duke përfshirë heqjen e imazheve ose dhënien e atribuimit të duhur, për të siguruar pajtueshmërinë me ligjet dhe rregulloret e pronësisë intelektuale. Qëllimi ynë është të mirëmbajmë një platformë që është e pasur me përmbajtje, e drejtë dhe që respekton të drejtat e pronësisë intelektuale të të tjerëve.

Ju lutemi të na kontaktoni në adresën e mëposhtme të email-it:sales@lumispot.cnNe zotohemi të ndërmarrim veprime të menjëhershme sapo të marrim çdo njoftim dhe garantojmë bashkëpunim 100% në zgjidhjen e çdo problemi të tillë.