Mag-subscribe sa Aming Social Media Para sa Maagap na Post
Ang seryeng ito ay naglalayong magbigay sa mga mambabasa ng malalim at progresibong pag-unawa sa Time of Flight (TOF) system. Sinasaklaw ng content ang isang komprehensibong pangkalahatang-ideya ng mga TOF system, kabilang ang mga detalyadong paliwanag ng parehong hindi direktang TOF (iTOF) at direktang TOF (dTOF). Ang mga seksyong ito ay sumasalamin sa mga parameter ng system, ang kanilang mga pakinabang at disadvantages, at iba't ibang mga algorithm. Sinasaliksik din ng artikulo ang iba't ibang bahagi ng TOF system, tulad ng Vertical Cavity Surface Emitting Lasers (VCSELs), transmission at reception lenses, receiving sensors tulad ng CIS, APD, SPAD, SiPM, at driver circuits tulad ng ASICs.
Panimula sa TOF(Oras ng Paglipad)
Pangunahing Prinsipyo
Ang TOF, na nakatayo para sa Oras ng Paglipad, ay isang paraan na ginagamit upang sukatin ang distansya sa pamamagitan ng pagkalkula ng oras na kinakailangan para sa liwanag upang maglakbay sa isang tiyak na distansya sa isang medium. Pangunahing inilapat ang prinsipyong ito sa mga optical na sitwasyon ng TOF at medyo diretso. Ang proseso ay nagsasangkot ng isang pinagmumulan ng liwanag na naglalabas ng isang sinag ng liwanag, kasama ang oras ng paglabas na naitala. Ang liwanag na ito pagkatapos ay sumasalamin sa isang target, ay nakunan ng isang receiver, at ang oras ng pagtanggap ay nabanggit. Ang pagkakaiba sa mga panahong ito, na tinutukoy bilang t, ay tumutukoy sa distansya (d = bilis ng liwanag (c) × t / 2).
Mga Uri ng ToF Sensor
Mayroong dalawang pangunahing uri ng ToF sensor: optical at electromagnetic. Ang mga optical ToF sensor, na mas karaniwan, ay gumagamit ng mga light pulse, karaniwang nasa infrared range, para sa pagsukat ng distansya. Ang mga pulso na ito ay ibinubuga mula sa sensor, sumasalamin sa isang bagay, at bumalik sa sensor, kung saan ang oras ng paglalakbay ay sinusukat at ginagamit upang kalkulahin ang distansya. Sa kabaligtaran, ang mga electromagnetic ToF sensor ay gumagamit ng mga electromagnetic wave, tulad ng radar o lidar, upang sukatin ang distansya. Gumagana sila sa isang katulad na prinsipyo ngunit gumagamit ng ibang medium para sapagsukat ng distansya.
Mga Aplikasyon ng ToF Sensor
Ang mga sensor ng ToF ay maraming nalalaman at isinama sa iba't ibang larangan:
Robotics:Ginagamit para sa pagtuklas ng balakid at pag-navigate. Halimbawa, ang mga robot tulad ng Roomba at Boston Dynamics' Atlas ay gumagamit ng ToF depth camera para sa pagmamapa ng kanilang kapaligiran at pagpaplano ng mga paggalaw.
Mga Sistema ng Seguridad:Mga karaniwang in motion sensor para sa pag-detect ng mga nanghihimasok, pag-trigger ng mga alarm, o pag-activate ng mga system ng camera.
Industriya ng Automotive:Isinasama sa mga driver-assist system para sa adaptive cruise control at pag-iwas sa banggaan, na nagiging laganap sa mga bagong modelo ng sasakyan.
Medikal na Larangan: Nagtatrabaho sa non-invasive imaging at diagnostics, gaya ng optical coherence tomography (OCT), na gumagawa ng high-resolution na tissue images.
Consumer Electronics: Isinama sa mga smartphone, tablet, at laptop para sa mga feature tulad ng pagkilala sa mukha, biometric na pagpapatotoo, at pagkilala sa kilos.
Mga drone:Ginagamit para sa pag-navigate, pag-iwas sa banggaan, at sa pagtugon sa mga alalahanin sa privacy at aviation
Arkitektura ng Sistema ng TOF
Ang isang tipikal na sistema ng TOF ay binubuo ng ilang mahahalagang bahagi upang makamit ang pagsukat ng distansya gaya ng inilarawan:
· Transmitter (Tx):Kabilang dito ang isang laser light source, pangunahin aVCSEL, isang circuit ng driver na ASIC para magmaneho ng laser, at mga optical na bahagi para sa kontrol ng beam gaya ng mga collimating lens o diffractive optical elements, at mga filter.
· Receiver (Rx):Binubuo ito ng mga lente at filter sa receiving end, mga sensor tulad ng CIS, SPAD, o SiPM depende sa TOF system, at isang Image Signal Processor (ISP) para sa pagproseso ng malaking halaga ng data mula sa receiver chip.
·Pamamahala ng Power: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:Kabilang dito ang firmware, SDK, OS, at application layer.
Ang arkitektura ay nagpapakita kung paano ang isang laser beam, na nagmula sa VCSEL at binago ng mga optical na bahagi, ay naglalakbay sa kalawakan, sumasalamin sa isang bagay, at bumalik sa receiver. Ang pagkalkula ng time lapse sa prosesong ito ay nagpapakita ng impormasyon sa distansya o lalim. Gayunpaman, ang arkitektura na ito ay hindi sumasaklaw sa mga landas ng ingay, tulad ng ingay na dulot ng sikat ng araw o ingay sa maraming landas mula sa mga pagmuni-muni, na tinatalakay sa susunod na serye.
Pag-uuri ng TOF Systems
Pangunahing ikinategorya ang mga TOF system ayon sa kanilang mga diskarte sa pagsukat ng distansya: direktang TOF (dTOF) at hindi direktang TOF (iTOF), bawat isa ay may natatanging hardware at algorithmic approach. Ang serye sa simula ay binabalangkas ang kanilang mga prinsipyo bago sumabak 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 liwanag na pulso at nakita ang pagbabalik nito upang kalkulahin ang distansya – ang pagiging kumplikado ay nakasalalay sa pagkakaiba ng bumabalik na liwanag mula sa nakapaligid na liwanag. Tinutugunan ito sa pamamagitan ng pagpapalabas ng sapat na maliwanag na ilaw upang makamit ang isang mataas na ratio ng signal-to-ingay at pagpili ng naaangkop na mga wavelength upang mabawasan ang interference ng liwanag sa kapaligiran. Ang isa pang diskarte ay ang pag-encode ng ibinubuga na ilaw upang gawin itong makilala sa pagbabalik, katulad ng mga signal ng SOS na may flashlight.
Ang serye ay nagpapatuloy upang ihambing ang dTOF at iTOF, tinatalakay ang kanilang mga pagkakaiba, pakinabang, at hamon nang detalyado, at higit pang ikinategorya ang mga TOF system batay sa pagiging kumplikado ng impormasyong ibinibigay nila, mula sa 1D TOF hanggang 3D TOF.
dTOF
Direktang sinusukat ng Direct TOF ang oras ng paglipad ng photon. Ang pangunahing bahagi nito, ang Single Photon Avalanche Diode (SPAD), ay sapat na sensitibo upang makita ang mga solong photon. Gumagamit ang dTOF ng Time Correlated Single Photon Counting (TCSPC) upang sukatin ang oras ng pagdating ng photon, na bumubuo ng histogram upang matukoy ang pinakamalamang na distansya batay sa pinakamataas na dalas ng isang partikular na pagkakaiba sa oras.
iTOF
Kinakalkula ng hindi direktang TOF ang oras ng paglipad batay sa pagkakaiba ng bahagi sa pagitan ng ibinubuga at natanggap na mga waveform, na karaniwang gumagamit ng tuluy-tuloy na wave o pulse modulation signal. Maaaring gumamit ang iTOF ng mga karaniwang arkitektura ng sensor ng imahe, na sumusukat sa intensity ng liwanag sa paglipas ng panahon.
Ang iTOF ay higit na nahahati sa tuloy-tuloy na wave modulation (CW-iTOF) at pulse modulation (Pulsed-iTOF). Sinusukat ng CW-iTOF ang phase shift sa pagitan ng ibinubuga at natanggap na sinusoidal wave, habang kinakalkula ng Pulsed-iTOF ang phase shift gamit ang mga square wave signal.
Karagdagang Pagbabasa:
- 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 Larawan. Nakuha mula sahttps://www.sony-semicon.com/en/technologies/tof
- Microsoft. (2021, Pebrero 4). Panimula sa Microsoft Time Of Flight (ToF) - Azure Depth Platform. Nakuha mula sahttps://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft-time-of-flight-tof
- ESCATEC. (2023, Marso 2). Time of Flight (TOF) Sensors: Isang Malalim na Pangkalahatang-ideya at Mga Application. Nakuha mula sahttps://www.escatec.com/news/time-of-flight-tof-sensors-an-in-depth-overview-and-applications
Mula sa web pagehttps://faster-than-light.net/TOFSystem_C1/
ng may-akda: Chao Guang
Disclaimer:
Ipinapahayag namin na ang ilan sa mga larawang ipinapakita sa aming website ay kinokolekta mula sa Internet at Wikipedia, na may layuning isulong ang edukasyon at pagbabahagi ng impormasyon. Iginagalang namin ang mga karapatan sa intelektwal na ari-arian ng lahat ng mga creator. Ang paggamit ng mga larawang ito ay hindi inilaan para sa komersyal na pakinabang.
Kung naniniwala kang lumalabag sa iyong copyright ang alinman sa nilalamang ginamit, mangyaring makipag-ugnayan sa amin. Kami ay higit sa handa na gumawa ng mga naaangkop na hakbang, kabilang ang pag-alis ng mga larawan o pagbibigay ng wastong pagpapatungkol, upang matiyak ang pagsunod sa mga batas at regulasyon ng intelektwal na ari-arian. Ang aming layunin ay mapanatili ang isang platform na mayaman sa nilalaman, patas, at iginagalang ang mga karapatan sa intelektwal na pag-aari ng iba.
Mangyaring makipag-ugnayan sa amin sa sumusunod na email address:sales@lumispot.cn. Nangangako kami na magsasagawa ng agarang pagkilos kapag nakatanggap ng anumang abiso at ginagarantiyahan ang 100% na pakikipagtulungan sa paglutas ng anumang mga naturang isyu.
Oras ng post: Dis-18-2023