Naujienos - Pagrindinis TOF (skrydžio laiko) sistemos principas ir taikymas

Prenumeruokite mūsų socialinę žiniasklaidą, kad gautumėte greitą įrašą

Šia serija siekia suteikti skaitytojams išsamų ir laipsnišką skrydžio (TOF) sistemos supratimą. Turinys apima išsamią TOF sistemų apžvalgą, įskaitant išsamius netiesioginio TOF (ITOF) ir tiesioginio TOF (DTOF) paaiškinimus. Šie skyriai gilinasi į sistemos parametrus, jų pranašumus ir trūkumus bei įvairius algoritmus. Straipsnyje taip pat nagrinėjami skirtingi TOF sistemų komponentai, tokie kaip vertikalios ertmės paviršiaus skleidžiantys lazeriai (VCSEL), transmisijos ir priėmimo lęšiai, priėmimo jutikliai, tokie kaip CIS, APD, SPAD, SIPM ir vairuotojų grandinės, tokios kaip ASICS.

Įvadas į TOF (skrydžio laikas)

Pagrindiniai principai

TOF, stovintis skrydžio laikas, yra metodas, naudojamas atstumui matuoti apskaičiuojant laiką, kurio reikia šviesai, kad būtų galima nuvažiuoti tam tikrą atstumą terpėje. Šis principas visų pirma taikomas optiniuose TOF scenarijuose ir yra gana paprastas. Procesas apima šviesos šaltinį, skleidžiantį šviesos spindulį, kai užfiksuotas emisijos laikas. Tada ši šviesa atspindi taikinį, ją užfiksuoja imtuvas, ir pažymėtas priėmimo laikas. Šių laikų skirtumas, žymimas T, nustato atstumą (d = šviesos greitį (c) × t / 2).

TOF jutiklių tipai

Yra du pirminiai TOF jutiklių tipai: optinis ir elektromagnetinis. Optiniai TOF jutikliai, kurie yra labiau paplitę, naudoja šviesos impulsus, paprastai esančius infraraudonųjų spindulių diapazone, atstumo matavimui. Šie impulsai skleidžiami iš jutiklio, atspindi objektą ir grįžta į jutiklį, kur matuojamas kelionės laikas ir naudojamas atstumui apskaičiuoti. Priešingai, elektromagnetiniai TOF jutikliai naudoja elektromagnetines bangas, tokias kaip radaras ar lidaras, kad būtų galima išmatuoti atstumą. Jie veikia panašiu principu, tačiau naudoja kitokią terpęAtstumo matavimas.

TOF jutiklių programos

TOF jutikliai yra universalūs ir buvo integruoti į įvairias sritis:

Robotika:Naudojamas kliūčių aptikimui ir navigacijai. Pavyzdžiui, robotai, tokie kaip „Roomba“ ir „Boston Dynamics“ „Atlas“, naudoja TOF gylio kameras, kad būtų galima žemėlapių aplinkai ir planavimo judėjimui.

Apsaugos sistemos:Įprasti judesio jutikliai, skirti aptikti įsibrovėlius, suaktyvinti aliarmus ar įjungti fotoaparatų sistemas.

Automobilių pramonė:Įtrauktos į vairuotojų pagalbines sistemas, skirtas adaptyviosios pastovaus greičio palaikymo ir susidūrimo vengimui, vis labiau paplitusi naujų transporto priemonių modeliuose.

Medicinos laukas: Neigiamame vaizdavime ir diagnostikoje, tokiose kaip optinės koherencijos tomografija (UŠT), sukuriant didelės skiriamosios gebos audinių vaizdus.

Vartojimo elektronika: Integruotas į išmaniuosius telefonus, planšetinius kompiuterius ir nešiojamuosius kompiuterius, skirtas tokioms funkcijoms kaip veido atpažinimas, biometrinis autentifikavimas ir gestų atpažinimas.

Dronai:Panaudotas navigacijai, susidūrimo vengimui ir sprendžiant privatumo ir aviacijos problemas

TOF sistemos architektūra

Įprastą TOF sistemą sudaro keli pagrindiniai komponentai, skirti atlikti atstumo matavimą, kaip aprašyta:

· Siųstuvas (TX):Tai apima lazerio šviesos šaltinį, daugiausia aVCSEL, vairuotojo grandinė ASIC, skirta vartoti lazerį, ir optiniai komponentai, skirti pluošto valdymui, pavyzdžiui, koliming lęšiai ar difrakciniai optiniai elementai, ir filtrai.
· Imtuvas (RX):Tai susideda iš lęšių ir filtrų priėmimo gale, jutikliai, tokie kaip CIS, SPAD ar SIPM, atsižvelgiant į TOF sistemą, ir vaizdo signalo procesorius (IPT) apdoroti didelius duomenų kiekius iš imtuvo lusto.
·Galios valdymas:Stabilios valdymasDabartinė VCSEL kontrolė ir aukšta įtampa SPAD yra labai svarbi, todėl reikia patikimo energijos valdymo.
· Programinės įrangos sluoksnis:Tai apima programinę -aparatinę įrangą, SDK, OS ir programų sluoksnį.

Architektūra parodo, kaip lazerio spindulys, kilęs iš „VCSel“ ir modifikuotas optiniais komponentais, keliauja per erdvę, atspindi objektą ir grįžta į imtuvą. Laiko apskaičiavimas šiame procese atskleidžia atstumo ar gylio informaciją. Tačiau ši architektūra neapima triukšmo kelių, tokių kaip saulės spindulių sukeltas triukšmas ar daugialypis triukšmas iš atspindžių, kurie aptariami vėliau serijoje.

TOF sistemų klasifikacija

TOF sistemas pirmiausia suskirstyta į kategorijas pagal atstumo matavimo metodus: tiesioginis TOF (DTOF) ir netiesioginis TOF (ITOF), kiekvienas turi skirtingą aparatinę ir algoritminius metodus. Iš pradžių serijoje aprašomi jų principai, prieš pradedant palyginti jų pranašumų, iššūkių ir sistemos parametrų palyginamąją analizę.

Nepaisant iš pažiūros paprasto TOF principo - skleidžiant šviesos impulsą ir aptinkant jo grįžimą į atstumą, sudėtingumas slypi diferencijuojant grįžtamąją šviesą nuo aplinkos šviesos. Tai išspręsta skleidžiant pakankamai ryškią šviesą, kad būtų pasiektas didelis signalo ir triukšmo santykis ir pasirinkus tinkamus bangos ilgius, kad būtų kuo mažiau aplinkos šviesos trukdžių. Kitas būdas yra užkoduoti skleidžiamą lemputę, kad ji būtų galima atskirti grįžtant, panašiai kaip SOS signalai su žibintuvėliu.

Serija pradedama palyginti DTOF ir ITOF, išsamiai aptariant jų skirtumus, pranašumus ir iššūkius bei toliau suskirsto TOF sistemas, atsižvelgiant į jų teikiamos informacijos sudėtingumą, pradedant nuo 1D TOF iki 3D TOF.

DTOF

Tiesioginis TOF tiesiogiai matuoja fotono skrydžio laiką. Pagrindinis jo komponentas, vieno fotono lavinos diodas (SPAD), yra pakankamai jautrus, kad aptiktų pavienius fotonus. DTOF naudoja laiką koreliuojamą vieno fotono skaičiavimą (TCSPC), kad būtų galima išmatuoti fotonų atvykimo laiką, sukonstruodamas histogramą, kad būtų nustatytas greičiausias atstumas, atsižvelgiant į aukščiausią tam tikro laiko skirtumo dažnį.

itof

Netiesioginis TOF apskaičiuoja skrydžio laiką, atsižvelgiant į fazių skirtumą tarp išmetamų ir gautų bangos formų, dažniausiai naudojant ištisines bangų ar impulsų moduliacijos signalus. ITOF gali naudoti standartines vaizdo jutiklių architektūras, matuojant šviesos intensyvumą laikui bėgant.

ITOF toliau yra suskirstytas į nuolatinę bangų moduliaciją (CW-ITOF) ir impulsų moduliaciją (impulsinį-ITOF). CW-ITOF matuoja fazės poslinkį tarp išmetamų ir gautų sinusoidinių bangų, o impulsinis ITOF apskaičiuoja fazės poslinkį, naudodamas kvadratinių bangų signalus.

Atsargesnis skaitymas:

Vikipedija. (nd). Skrydžio laikas. Gauta išhttps://en.wikipedia.org/wiki/time_of_flight
„Sony“ puslaidininkių sprendimų grupė. (nd). TOF (skrydžio laikas) | Įprasta vaizdo jutiklių technologija. Gauta išhttps://www.sony-semicon.com/en/technologies/tof
„Microsoft“. (2021 m., Vasario 4 d.). Įvadas į „Microsoft“ skrydžio laiką (TOF) - „Azure“ gylio platforma. Gauta išhttps://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft-lef-flight-tof
Escatec. (2023 m. Kovo 2 d.). Skrydžio (TOF) jutiklių laikas: išsami apžvalga ir programos. Gauta išhttps://www.escatec.com/news/time-offlight-tof-sensors-an-in-depth-oveview-and-applications

Iš tinklalapiohttps://faster-than-light.net/tofSystem_c1/

Autorius: Chao Guang

Atsakomybės atsisakymas:

Mes pareiškime, kad kai kurie mūsų svetainėje rodomi vaizdai yra renkami iš interneto ir Vikipedijos, siekiant reklamuoti švietimą ir dalijimąsi informacija. Mes gerbiame visų kūrėjų intelektinės nuosavybės teises. Šių vaizdų naudojimas nėra skirtas komercinei naudai.

Jei manote, kad kuris nors iš naudojamų turinio pažeidžia jūsų autorių teises, susisiekite su mumis. Mes daugiau nei norime imtis tinkamų priemonių, įskaitant vaizdų pašalinimą ar tinkamą priskyrimą, kad užtikrintume intelektinės nuosavybės įstatymų ir kitų teisės aktų laikymąsi. Mūsų tikslas yra išlaikyti platformą, kurioje gausu turinio, sąžiningo ir gerbiamų kitų intelektinės nuosavybės teisių.

Susisiekite su mumis šiuo el. Pašto adresu:sales@lumispot.cn. Mes įsipareigojame nedelsiant imtis veiksmų gavę bet kokį pranešimą ir garantuoti 100% bendradarbiavimą sprendžiant visus tokius klausimus.