Vesti - Osnovni princip i primena TOF-a (vreme leta) sistema

Pretplatite se na naše društvene medije za brzu post

Ova serija ima za cilj da čitateljima pruži detaljno i progresivno razumevanje vremena leta (TOF) sistema. Sadržaj pokriva sveobuhvatan pregled TOF sistema, uključujući detaljna objašnjenja i indirektnog TOF-a (ITOF) i direktnog TOF-a (DTOF). Ovi se dijelovi dijele u sistemskim parametrima, njihovim prednostima i nedostacima i raznim algoritmima. Članak takođe istražuje različite komponente TOF sistema, kao što su vertikalne površinske emitirajuh lasera (VCSELS), prenosni i recepcija, primajući senzore poput CIS-a, APD, SPAD, SIPM i vozačeve krugove poput asika.

Uvod u TOF (vreme leta)

Osnovni principi

TOF, stoji na vrijeme leta, metoda koja se koristi za mjerenje udaljenosti izračunavanjem vremena koje je potrebno za svjetlost da biste prešli određenu udaljenost u mediju. Ovaj se princip prvenstveno primjenjuje u optičkim scenarijima TOF-a i relativno je jednostavan. Proces uključuje izvor svjetlosti koji emitira snop svjetlosti, s vremenom emisije. Tada se ovo svjetlo odražava na metu, zarobljava se prijemnik, a vrijeme prijema je primijećeno. Razlika u tim vremenima, označena kao t, određuje udaljenost (d = brzina svjetlosti (c) × t / 2).

Vrste TOF senzora

Postoje dvije primarne vrste TOF senzora: optički i elektromagnetski. Optički TF senzori, koji su češći, koriste lagani impulse, obično u infracrvenom rasponu, za mjerenje na daljinu. Ovi impulsi emitiraju se iz senzora, odražavaju objekt i vrate se u senzor, gdje se vrijeme putovanja mjeri i koristi za izračunavanje udaljenosti. Suprotno tome, elektromagnetski TF senzori koriste elektromagnetske valove, poput radara ili litara, za mjerenje udaljenosti. Djeluju na sličnom principu, ali upotrijebite drugi medij zamjerenje udaljenosti.

Primjene TOF senzora

TOF senzori su svestrani i integrirani su u različita polja:

Robotika:Koristi se za otkrivanje i navigacija prepreka. Na primjer, roboti poput roomba i boston dinamike "Atlas zapošljavaju kamere dubine za mapiranje svojih okolica i planiranja pokreta.

Sigurnosni sistemi:Uobičajeno u senzorima pokreta za otkrivanje uljeza, pokrenuti alarme ili aktiviranje fotoaparata.

Automobilska industrija:Uključen u sisteme za pomoć vozača za prilagodljive tempomat i izbjegavanje sudara, postajući sve rasprostranjeniji u novim modelima vozila.

Medicinsko polje: Zaposlen u neinvazivnom snimanju i dijagnostiku, poput optičke koherencije tomografija (okt), proizvodeći slike visoke rezolucije.

Potrošačka elektronika: Integrirano u pametne telefone, tablete i prijenosna računala za značajke poput prepoznavanja lica, biometrijsku provjeru identiteta i prepoznavanja geste.

Dronovi:Iskorišten za navigaciju, izbjegavanje sudara i u rješavanju zabrinutosti privatnosti i zrakoplovstva

TOF sistemska arhitektura

Tipični TF sistem sastoji se od nekoliko ključnih komponenti za postizanje mjerenja udaljenosti kao što je opisano:

· Odašiljač (TX):Ovo uključuje laserski izvor svjetlosti, uglavnom aVcsel, Vozački krug ASIC za vožnju laserskih i optičkih komponenti za kontrolu snopa kao što su koliziranje sočiva ili difraktivnih optičkih elemenata i filtera.
· Prijemnik (RX):To se sastoji od leća i filtera na kraju prijema, senzorima poput CIS-a, spada ili SIPM-a, ovisno o TOF sistemu i programu za slike (ISP) za obradu velikih količina podataka iz čipa prijemnika.
·Upravljanje napajanjem:Upravljanje stabilnimTrenutna kontrola za vcsels i visoki napon za spad je presudna, zahtijevajući robusno upravljanje napajanjem.
· Softverski sloj:Ovo uključuje firmver, SDK, OS i nanosni sloj.

Arhitektura pokazuje kako laserski snop, koji potiče iz VCsela i modificira optičke komponente, putuje kroz prostor, odražava objekt i vraća se u prijemnik. Izračun vremena u ovom procesu otkriva informacije udaljenost ili dubine. Međutim, ova arhitektura ne pokriva staze buke, poput buke izazvane sunčevom ili multi-stazom iz refleksija, o kojima se kasnije razgovaraju u seriji.

Klasifikacija TOF sistema

TOF sustavi su prvenstveno kategorizirani tehnikama mjerenja na udaljenosti: Direct TOF (DTOF) i indirektni TOF (ITOF), svaki sa različitim hardverskim i algoritamskim pristupima. Serija u početku opisuje njihove principe prije nego što se izvija u komparativnu analizu svojih prednosti, izazova i parametara sistema.

Uprkos naizgled jednostavnom principu TOF-a - emitiranje svetlosnog pulsa i otkrivanje povratka za izračunavanje udaljenosti - složenost leži u razlikovanju povratnog svjetla iz ambijentalne svjetlosti. Ovo se bavi emitirajući dovoljno jarkog svjetla da bi se postigao visoki omjer signala i buke i odabir odgovarajućih talasnih duljina za minimiziranje smetnji okoliša. Drugi pristup je da kodira emitirano svjetlo da bi se to razlikovalo nakon povratka, slično SOS signala sa svjetiljkom.

Nastavlja se serija za usporedbu DTOF-a i ITOF-a, detaljno razgovarajući o svojim razlikama, prednostima i izazovima i dodatno kategorizira TOF sisteme na osnovu složenosti informacija koje pružaju u rasponu od 1D TOF-a do 3D ToF-a.

Dtof

Direktan TOF direktno mjeri vrijeme fotona. Njegova ključna komponenta, pojedinačna fotona lavina dioda (SPAD), dovoljno je osjetljiva da otkrije pojedinačne fotone. Dtof zapošljava korelaciju pojedinačnih fotona (TCSPC) za mjerenje vremena dolazaka fotona, izgradnja histograma za zaključivanje najvjerovatnije udaljenosti na osnovu najviših frekvencija određene razlike.

ITOF

Indirektni TOF izračunava vrijeme leta na temelju fazne razlike između emitiranih i primljenih talasnih oblika, obično korištenjem kontinuiranih talasnih ili pulsnih modulacijskih signala. ITOF može koristiti standardne arhitekture senzora slike, mjerenje intenziteta svjetla tokom vremena.

ITOF je dalje podijeljen u kontinuiranu valnu modulaciju (CW-ITOF) i pulsna modulacija (pulsirano-ITO). CW-IT mjeri fazni pomak između emitiranog i primljenog sinusoidnih talasa, dok pulsirano-ITOF izračunava fazu pomak koristeći kvadratne valne signale.

Futher Čitanje:

Wikipedia. (ND). Vrijeme leta. Preuzeto izhttps://en.wikipedia.org/wiki/titi_of_flight
Sony poluvodička rešenja grupa. (ND). TOF (vrijeme leta) | Zajednička tehnologija senzora slike. Preuzeto izhttps://www.sony-semicon.com/en/technologies/tof
Microsoft. (2021., 4. februara). Intro za Microsoft Vrijeme leta (TOF) - Azurna dubina platforme. Preuzeto izhttps://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft-time-of-flight-tof
ESCATEC. (2023, 2. marta). Vrijeme leta (TOF) senzora: detaljni pregled i aplikacije. Preuzeto izhttps://www.escatec.com/news/time-of-flight-tof-sensor-an-in-depth-overview-and-applications

Sa web stranicehttps://faster-than-light.net/tofsystem_c1/

Autor: Chao Guang

Izjava o odricanju odgovornosti:

Izjavljujemo da se neke slike prikazane na našoj web stranici sakupljaju s Interneta i Wikipedije, s ciljem promocije obrazovanja i razmjene informacija. Poštujemo prava intelektualnog vlasništva svih kreatora. Upotreba ovih slika nije namijenjena komercijalnom dobitku.

Ako vjerujete da bilo koji od sadržaja koji se koristi krši vašu autorska prava, kontaktirajte nas. Više smo nego spremni poduzeti odgovarajuće mjere, uključujući uklanjanje slika ili pružanje odgovarajuće atribucije kako bi se osiguralo poštivanje zakona i propisa intelektualnog vlasništva. Naš cilj je održavanje platforme koja je bogata sadržajem, fer i poštuje prava intelektualnog vlasništva drugih.

Molimo kontaktirajte nas na sljedećoj adresi e-pošte:sales@lumispot.cn. Obvezujemo se da pohađamo trenutnu akciju nakon što primimo bilo kakvu obavijest i garantujemo 100% saradnju u rješavanju bilo kojeg takvih pitanja.