Lajme - Parimi bazë dhe aplikimi i Sistemit TOF (Koha e Fluturimit).

Regjistrohu në mediat tona sociale për postim të shpejtë

Kjo seri synon t'u sigurojë lexuesve një kuptim të thellë dhe progresiv të sistemit të Kohës së Fluturimit (TOF). Përmbajtja mbulon një përmbledhje gjithëpërfshirëse të sistemeve TOF, duke përfshirë shpjegime të hollësishme të TOF indirekte (iTOF) dhe TOF direkte (dTOF). Këto seksione gërmojnë në parametrat e sistemit, avantazhet dhe disavantazhet e tyre dhe algoritme të ndryshme. Artikulli gjithashtu eksploron komponentët e ndryshëm të sistemeve TOF, të tilla si Lazerët Vertikalë Emitues të Sipërfaqes së Zgavrës (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 qëndron për Kohën 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 medium. Ky parim zbatohet kryesisht në skenarët TOF optik dhe është relativisht i drejtpërdrejtë. Procesi përfshin një burim drite që lëshon një rreze drite, me kohën e emetimit të regjistruar. Kjo dritë pastaj 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: optik dhe elektromagnetik. Sensorët optikë ToF, të cilët janë më të zakonshëm, përdorin impulse të dritës, zakonisht në rrezen infra të kuqe, për matjen e distancës. Këto impulse emetohen nga sensori, reflektohen nga një objekt dhe kthehen në sensor, ku koha e udhëtimit matet dhe përdoret për të llogaritur distancën. Në të kundërt, sensorët elektromagnetikë ToF përdorin valë elektromagnetike, si radar ose lidar, për të matur distancën. Ata funksionojnë në një parim të ngjashëm, por përdorin një medium të ndryshëm përmatja e distancës.

Aplikimet e sensorëve ToF

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

Robotika:Përdoret për zbulimin dhe navigimin e pengesave. Për shembull, robotët si Roomba dhe Atlas i Boston Dynamics përdorin kamera të thellësisë ToF për hartimin e mjedisit të tyre dhe planifikimin e lëvizjeve.

Sistemet e Sigurisë:Sensorë të zakonshëm në lëvizje për zbulimin e ndërhyrësve, ndezjen e alarmeve ose aktivizimin e sistemeve të kamerës.

Industria e automobilave:Inkorporuar në sistemet e ndihmës së shoferit për kontrollin adaptiv të lundrimit dhe shmangien e përplasjeve, duke u bërë gjithnjë e më i përhapur në modelet e reja të automjeteve.

Fusha Mjekësore: Përdoret në imazherinë dhe diagnostikimin jo-invaziv, si tomografia e koherencës optike (OCT), duke prodhuar imazhe të indeve me rezolucion të lartë.

Elektronikë Konsumatore: Integruar në telefona inteligjentë, tabletë dhe laptopë për veçori si njohja e fytyrës, vërtetimi biometrik dhe njohja e gjesteve.

Dronët:Përdoret për navigim, shmangien e përplasjeve dhe në adresimin e shqetësimeve të privatësisë dhe aviacionit

Arkitektura e Sistemit TOF

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

· Transmetues (Tx):Kjo përfshin një burim drite lazer, kryesisht aVCSEL, një qark drejtues ASIC për të drejtuar lazerin dhe komponentë optikë për kontrollin e rrezeve, si p.sh.
· Marrësi (Rx):Ai përbëhet nga lente dhe filtra në skajin marrës, sensorë si CIS, SPAD ose SiPM në varësi të sistemit TOF, dhe një procesor të sinjalit të imazhit (ISP) për përpunimin e sasive të mëdha të të dhënave nga çipi i marrësit.
·Menaxhimi i energjisë:Menaxhimi i qëndrueshëmKontrolli i rrymës për VCSEL dhe tensioni i lartë për SPAD është thelbësor, duke kërkuar menaxhim të fuqishëm të energjisë.
· Shtresa e softuerit:Kjo përfshin firmware, SDK, OS dhe shtresën e aplikacionit.

Arkitektura demonstron se si një rreze lazer, me origjinë nga VCSEL dhe e modifikuar nga komponentët optikë, udhëton nëpër hapësirë, reflekton nga një objekt dhe kthehet te marrësi. Llogaritja e kalimit të kohës 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 nga teknikat e tyre të matjes së distancës: TOF direkt (dTOF) dhe TOF indirekt (iTOF), secila me qasje të ndryshme 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 nga parimi në dukje i thjeshtë i TOF - lëshimi i një pulsi drite dhe zbulimi i kthimit të tij për të llogaritur distancën - kompleksiteti qëndron në diferencimin e dritës së kthyer nga drita e ambientit. Kjo trajtohet 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 të krahasojë dTOF dhe iTOF, duke diskutuar dallimet, avantazhet dhe sfidat e tyre në detaje, dhe kategorizon më tej sistemet TOF bazuar në kompleksitetin e informacionit që ato ofrojnë, duke filluar nga 1D TOF në 3D TOF.

dTOF

TOF i drejtpërdrejtë mat drejtpërdrejt kohën e fluturimit të fotonit. Komponenti kryesor i tij, Dioda e Ortekut Një Foton (SPAD), është mjaft e ndjeshme për të zbuluar fotone të vetme. dTOF përdor Time Correlated Single Photon Counting (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 indirekte llogarit kohën e fluturimit bazuar në diferencën e fazës midis formave të valëve të emetuara dhe të marra, zakonisht duke përdorur sinjale të modulimit të valëve të vazhdueshme ose 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 modulimin e valëve të vazhdueshme (CW-iTOF) dhe modulimin e pulsit (Pulsed-iTOF). CW-iTOF mat zhvendosjen e fazës midis valëve sinusoidale të emetuara dhe të marra, ndërsa Pulsed-iTOF llogarit zhvendosjen e fazës duke përdorur sinjalet e valëve katrore.

Leximi i mëtejshëm:

Wikipedia. (nd). Koha e fluturimit. Marrë ngahttps://en.wikipedia.org/wiki/Time_of_flight
Sony Semiconductor Solutions Group. (nd). ToF (Koha e Fluturimit) | Teknologji e zakonshme e sensorëve të imazhit. Marrë ngahttps://www.sony-semicon.com/en/technologies/tof
Microsoft. (2021, 4 shkurt). 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. (2023, 2 mars). Sensorët e Kohës së Fluturimit (TOF): Një Përmbledhje e Thelluar dhe Aplikimet. 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:

Ne deklarojmë se disa nga imazhet e shfaqura në faqen tonë të internetit janë mbledhur nga Interneti dhe Wikipedia, me qëllim të promovimit të edukimit dhe shkëmbimit të informacionit. Ne respektojmë të drejtat e pronësisë intelektuale të të gjithë krijuesve. Përdorimi i këtyre imazheve nuk synohet për përfitime komerciale.

Nëse besoni se ndonjë nga përmbajtja e përdorur 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 sigurimin e atribuimit të duhur, për të siguruar përputhjen me ligjet dhe rregulloret e pronësisë intelektuale. Qëllimi ynë është të mbajmë një platformë që është e pasur në përmbajtje, e drejtë dhe respekton të drejtat e pronësisë intelektuale të të tjerëve.

Ju lutemi na kontaktoni në adresën e mëposhtme të emailit:sales@lumispot.cn. Ne angazhohemi të ndërmarrim veprime të menjëhershme me marrjen e çdo njoftimi dhe garantojmë bashkëpunim 100% në zgjidhjen e çdo çështjeje të tillë.