Balita - Pangunahing prinsipyo at aplikasyon ng sistema ng TOF (oras ng paglipad)

Mag -subscribe sa aming social media para sa Prompt Post

Ang seryeng ito ay naglalayong magbigay ng mga mambabasa ng isang malalim at progresibong pag-unawa sa oras ng Flight (TOF) system. Sakop ng nilalaman ang isang komprehensibong pangkalahatang -ideya ng mga sistema ng TOF, kabilang ang detalyadong mga paliwanag ng parehong hindi direktang TOF (ITOF) at Direct TOF (DTOF). Ang mga seksyon na ito ay sumasalamin sa mga parameter ng system, ang kanilang mga pakinabang at kawalan, at iba't ibang mga algorithm. Sinasaliksik din ng artikulo ang iba't ibang mga bahagi ng mga sistema ng TOF, tulad ng vertical na ibabaw ng lukab na naglalabas ng mga laser (VCSEL), paghahatid at pagtanggap ng mga lente, pagtanggap ng mga sensor tulad ng CIS, APD, SPAD, SIPM, at mga driver ng driver tulad ng mga asics.

Panimula sa TOF (oras ng paglipad)

Pangunahing mga prinsipyo

Ang TOF, na nakatayo para sa oras ng paglipad, ay isang pamamaraan na ginamit upang masukat ang distansya sa pamamagitan ng pagkalkula ng oras na kinakailangan para sa ilaw upang maglakbay ng isang tiyak na distansya sa isang daluyan. Ang prinsipyong ito ay pangunahing inilalapat sa mga optical na mga senaryo ng TOF at medyo prangka. Ang proseso ay nagsasangkot ng isang ilaw na mapagkukunan na naglalabas ng isang sinag ng ilaw, na naitala ang oras ng paglabas. Ang ilaw na ito pagkatapos ay sumasalamin sa isang target, ay nakuha ng isang tatanggap, at ang oras ng pagtanggap ay nabanggit. Ang pagkakaiba sa mga oras na ito, na tinutukoy bilang T, ay tumutukoy sa distansya (d = bilis ng ilaw (c) × t / 2).

Mga uri ng mga sensor ng TOF

Mayroong dalawang pangunahing uri ng mga sensor ng TOF: optical at electromagnetic. Ang mga optical sensor ng TOF, na mas karaniwan, ay gumagamit ng mga light pulses, karaniwang sa saklaw ng infrared, para sa pagsukat ng distansya. Ang mga pulses na ito ay inilabas mula sa sensor, sumasalamin sa isang bagay, at bumalik sa sensor, kung saan sinusukat ang oras ng paglalakbay at ginamit upang makalkula ang distansya. Sa kaibahan, ang mga sensor ng electromagnetic TOF ay gumagamit ng mga electromagnetic waves, tulad ng radar o lidar, upang masukat ang distansya. Nagpapatakbo sila sa isang katulad na prinsipyo ngunit gumamit ng ibang daluyan para saPagsukat ng distansya.

Mga aplikasyon ng mga sensor ng TOF

Ang mga sensor ng TOF ay maraming nalalaman at isinama sa iba't ibang larangan:

Robotics:Ginamit para sa pagtuklas ng balakid at nabigasyon. Halimbawa, ang mga robot tulad ng Roomba at Boston Dynamics 'Atlas ay gumagamit ng malalim na mga camera para sa pagma -map sa kanilang paligid at mga paggalaw ng pagpaplano.

Mga Sistema ng Seguridad:Karaniwan sa mga sensor ng paggalaw para sa pagtuklas ng mga panghihimasok, pag -trigger ng mga alarma, o pag -activate ng mga sistema ng camera.

Industriya ng automotiko:Isinama sa mga sistema ng pagtulong sa driver para sa adaptive cruise control at pag-iwas sa banggaan, na nagiging laganap sa mga bagong modelo ng sasakyan.

Medikal na larangan: Nagtatrabaho sa hindi nagsasalakay na imaging at diagnostic, tulad ng optical coherence tomography (OCT), na gumagawa ng mga imahe na may mataas na resolusyon.

Mga elektronikong consumer: Isinama sa mga smartphone, tablet, at laptop para sa mga tampok tulad ng pagkilala sa mukha, pagpapatunay ng biometric, at pagkilala sa kilos.

Mga drone:Ginamit para sa nabigasyon, pag -iwas sa banggaan, at sa pagtugon sa mga alalahanin sa privacy at aviation

TOF System Architecture

Ang isang karaniwang sistema ng TOF ay binubuo ng ilang mga pangunahing sangkap upang makamit ang pagsukat ng distansya tulad ng inilarawan:

· Transmiter (TX):Kasama dito ang isang mapagkukunan ng ilaw ng laser, higit sa lahat aVcsel, isang driver circuit ASIC upang himukin ang laser, at mga optical na sangkap para sa control ng beam tulad ng pag -collimating lens o diffractive optical elemento, at mga filter.
· Receiver (RX):Ito ay binubuo ng mga lente at filter sa pagtanggap ng pagtatapos, mga sensor tulad ng CIS, SPAD, o SIPM depende sa sistema ng TOF, at isang processor ng signal ng imahe (ISP) para sa pagproseso ng malaking halaga ng data mula sa chip ng tatanggap.
·Pamamahala ng kapangyarihan:Pamamahala ng matatagAng kasalukuyang kontrol para sa mga VCSEL at mataas na boltahe para sa mga SPAD ay mahalaga, na nangangailangan ng matatag na pamamahala ng kuryente.
· Layer ng software:Kasama dito ang firmware, SDK, OS, at layer ng application.

Ipinapakita ng arkitektura kung paano ang isang laser beam, na nagmula sa VCSEL at binago ng mga optical na sangkap, naglalakbay sa espasyo, sumasalamin sa isang bagay, at bumalik sa tatanggap. Ang pagkalkula ng oras ng oras sa prosesong ito ay nagpapakita ng distansya o lalim na impormasyon. Gayunpaman, ang arkitektura na ito ay hindi sumasaklaw sa mga landas ng ingay, tulad ng ingay na sapilitan ng sikat ng araw o ingay ng multi-path mula sa mga pagmumuni-muni, na tinalakay mamaya sa serye.

Pag -uuri ng mga sistema ng TOF

Ang mga sistema ng TOF ay pangunahing ikinategorya ng kanilang mga diskarte sa pagsukat ng distansya: Direct TOF (DTOF) at hindi direktang TOF (ITOF), bawat isa ay may natatanging mga diskarte sa hardware at algorithm. Ang serye sa una ay binabalangkas ang kanilang mga prinsipyo bago mag -alis sa isang paghahambing na pagsusuri ng kanilang mga pakinabang, hamon, at mga parameter ng system.

Sa kabila ng tila simpleng prinsipyo ng TOF - naglalabas ng isang light pulse at nakita ang pagbabalik nito upang makalkula ang distansya - ang pagiging kumplikado ay namamalagi sa pagkakaiba -iba ng nagbabalik na ilaw mula sa nakapaligid na ilaw. Natugunan ito sa pamamagitan ng paglabas ng sapat na maliwanag na ilaw upang makamit ang isang mataas na ratio ng signal-to-ingay at pagpili ng naaangkop na mga haba ng haba upang mabawasan ang pagkagambala sa ilaw sa kapaligiran. Ang isa pang diskarte ay upang i -encode ang pinalabas na ilaw upang gawin itong makilala sa pagbabalik, na katulad ng mga signal ng SOS na may isang flashlight.

Ang serye ay nagpapatuloy upang ihambing ang DTOF at ITOF, tinatalakay ang kanilang mga pagkakaiba, pakinabang, at mga hamon nang detalyado, at higit na ikinategorya ang mga sistema ng TOF batay sa pagiging kumplikado ng impormasyon na ibinibigay nila, mula sa 1D TOF hanggang 3D TOF.

dtof

Direktang sinusukat ng direktang tof ang oras ng paglipad ng photon. Ang pangunahing sangkap nito, ang nag -iisang photon avalanche diode (SPAD), ay sapat na sensitibo upang makita ang mga solong photon. Ang DTOF ay gumagamit ng oras na nakakaugnay sa solong pagbibilang ng photon (TCSPC) upang masukat ang oras ng mga pagdating ng photon, na nagtatayo ng isang histogram upang mabawasan ang pinaka -malamang na distansya batay sa pinakamataas na dalas ng isang partikular na pagkakaiba sa oras.

Itof

Ang hindi direktang TOF ay kinakalkula ang oras ng paglipad batay sa pagkakaiba ng phase sa pagitan ng mga pinalabas at natanggap na mga alon, na karaniwang gumagamit ng tuluy -tuloy na mga signal ng alon o pulso. Ang ITOF ay maaaring gumamit ng mga karaniwang arkitektura ng sensor ng imahe, pagsukat ng light intensity sa paglipas ng panahon.

Ang ITOF ay higit na nahahati sa patuloy na modulation ng alon (CW-OTOF) at modulation ng pulso (pulsed-itof). Sinusukat ng CW-Itof ang phase shift sa pagitan ng mga emitted at natanggap na mga sinusoidal na alon, habang ang pulsed-itof ay kinakalkula ang phase shift gamit ang mga signal ng alon ng square.

Futher Reading:

Wikipedia. (nd). Oras ng paglipad. Nakuha mula sahttps://en.wikipedia.org/wiki/time_of_flight
Sony Semiconductor Solutions Group. (nd). Tof (oras ng paglipad) | Karaniwang teknolohiya ng mga sensor ng imahe. Nakuha mula sahttps://www.siony-semicon.com/en/technologies/tof
Microsoft. (2021, Pebrero 4). Intro sa Microsoft Time of Flight (TOF) - platform ng lalim ng azure. Nakuha mula sahttps://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft-time-of-flight-tof
Escatec. (2023, Marso 2). Oras ng Flight (TOF) Sensor: Isang malalim na pangkalahatang-ideya at mga aplikasyon. Nakuha mula sahttps://www.escatec.com/news/time-of-flight-tof-sensors-an-in-in-depth-overview-and-applications

Mula sa web pagehttps://faster-than-light.net/tofsystem_c1/

ng may -akda: Chao Guang

Pagtatatwa:

Dito namin ipinahayag na ang ilan sa mga imahe na ipinapakita sa aming website ay nakolekta mula sa Internet at Wikipedia, na may layunin na itaguyod ang edukasyon at pagbabahagi ng impormasyon. Nirerespeto namin ang mga karapatang intelektwal na pag -aari ng lahat ng mga tagalikha. Ang paggamit ng mga larawang ito ay hindi inilaan para sa komersyal na pakinabang.

Kung naniniwala ka na ang alinman sa nilalaman na ginamit ay lumalabag sa iyong copyright, mangyaring makipag -ugnay sa amin. Kami ay higit pa sa handang gumawa ng naaangkop na mga hakbang, kabilang ang pag -alis ng mga imahe o pagbibigay ng wastong pagkilala, upang matiyak ang pagsunod sa mga batas at regulasyon ng intelektwal na pag -aari. Ang aming layunin ay upang mapanatili ang isang platform na mayaman sa nilalaman, patas, at iginagalang ang mga karapatang intelektwal na pag -aari ng iba.

Mangyaring makipag -ugnay sa amin sa sumusunod na email address:sales@lumispot.cn. Kami ay gumawa ng agarang pagkilos sa pagtanggap ng anumang abiso at ginagarantiyahan ang 100% kooperasyon sa paglutas ng anumang mga isyu.