Fréttir - Grunnregla og beiting TOF (Time of Flight) System

Gerast áskrifandi að samfélagsmiðlum okkar fyrir skjóta færslu

Þessi röð miðar að því að veita lesendum ítarlegan og framsækinn skilning á Time of Flight (TOF) kerfinu. Innihaldið nær yfir alhliða yfirlit yfir TOF kerfi, þar á meðal nákvæmar útskýringar á bæði óbeinu TOF (iTOF) og beinu TOF (dTOF). Í þessum köflum er kafað í kerfisfæribreytur, kosti þeirra og galla og ýmsa reiknirit. Greinin kannar einnig mismunandi íhluti TOF kerfa, svo sem lóðrétta hola yfirborðsgeislunarleysis (VCSEL), sendingar- og móttökulinsur, móttökuskynjara eins og CIS, APD, SPAD, SiPM og ökumannsrásir eins og ASIC.

Kynning á TOF (Time of Flight)

Grunnreglur

TOF, sem stendur fyrir Time of Flight, er aðferð sem notuð er til að mæla fjarlægð með því að reikna út þann tíma sem það tekur ljós að ferðast ákveðna vegalengd í miðli. Þessari meginreglu er fyrst og fremst beitt í sjónrænum TOF atburðarásum og er tiltölulega einföld. Ferlið felur í sér að ljósgjafi gefur frá sér ljósgeisla, þar sem losunartíminn er skráður. Þetta ljós endurkastast síðan af skotmarki, er fangað af móttakara og viðtökutíminn er skráður. Munurinn á þessum tímum, táknaður sem t, ákvarðar fjarlægðina (d = ljóshraði (c) × t / 2).

Tegundir ToF skynjara

Það eru tvær aðalgerðir af ToF skynjara: sjón- og rafsegulskynjara. Optískir ToF skynjarar, sem eru algengari, nota ljóspúlsa, venjulega á innrauða sviðinu, til fjarlægðarmælinga. Þessir púlsar eru sendir frá skynjaranum, endurkastast af hlut og fara aftur í skynjarann, þar sem ferðatíminn er mældur og notaður til að reikna út fjarlægð. Aftur á móti nota rafsegulrænir ToF skynjarar rafsegulbylgjur, eins og ratsjá eða lidar, til að mæla fjarlægð. Þeir starfa á svipaðri reglu en nota annan miðil fyrirfjarlægðarmæling.

Notkun ToF skynjara

ToF skynjarar eru fjölhæfir og hafa verið samþættir á ýmsum sviðum:

Vélfærafræði:Notað til að greina hindranir og sigla. Til dæmis nota vélmenni eins og Roomba og Atlas frá Boston Dynamics ToF dýptarmyndavélar til að kortleggja umhverfi sitt og skipuleggja hreyfingar.

Öryggiskerfi:Algengt í hreyfiskynjurum til að greina boðflenna, kveikja á viðvörun eða virkja myndavélakerfi.

Bílaiðnaður:Innbyggt í ökumannsaðstoðarkerfi fyrir aðlagandi hraðastilli og forðast árekstra, verða sífellt algengari í nýjum bílgerðum.

Læknasvið: Notaður við óífarandi myndgreiningu og greiningar, svo sem sjónrænt samhengissneiðmynd (OCT), framleiðir vefjamyndir í hárri upplausn.

Rafeindatækni: Innbyggt í snjallsíma, spjaldtölvur og fartölvur fyrir eiginleika eins og andlitsgreiningu, líffræðileg tölfræði auðkenningu og bendingagreiningu.

Drónar:Notað til siglinga, forðast árekstra og til að takast á við friðhelgi einkalífs og flugmála

TOF kerfisarkitektúr

Dæmigerð TOF kerfi samanstendur af nokkrum lykilþáttum til að ná fjarlægðarmælingunni eins og lýst er:

· Sendandi (Tx):Þetta felur í sér leysiljósgjafa, aðallega aVCSEL, ökumannshringrás ASIC til að keyra leysirinn, og sjónræna íhluti til að stjórna geisla eins og samræmandi linsur eða diffractive sjónþætti og síur.
· Móttökutæki (Rx):Þetta samanstendur af linsum og síum í móttökuendanum, skynjurum eins og CIS, SPAD eða SiPM eftir TOF kerfinu, og myndmerkis örgjörva (ISP) til að vinna mikið magn af gögnum frá móttakaraflísnum.
·Rafmagnsstjórnun:Stjórna stöðugtstraumstýring fyrir VCSEL og háspennu fyrir SPAD er afar mikilvægt, sem krefst öflugrar orkustjórnunar.
· Hugbúnaðarlag:Þetta felur í sér fastbúnað, SDK, stýrikerfi og forritalag.

Arkitektúrinn sýnir hvernig leysigeisli, sem er upprunninn frá VCSEL og breyttur af sjónrænum íhlutum, ferðast um geiminn, endurkastast af hlut og snýr aftur til móttakarans. Tímaútreikningurinn í þessu ferli sýnir fjarlægðar- eða dýptarupplýsingar. Hins vegar nær þessi arkitektúr ekki yfir hávaðaleiðir, svo sem hávaða af völdum sólarljóss eða fjölbrauta hávaða frá endurkastum, sem fjallað er um síðar í röðinni.

Flokkun TOF kerfa

TOF kerfi eru fyrst og fremst flokkuð eftir fjarlægðarmælingartækni: bein TOF (dTOF) og óbein TOF (iTOF), hvert með mismunandi vélbúnaði og reikniritaðferðum. Röðin útlistar í upphafi meginreglur þeirra áður en kafað er í samanburðargreiningu á kostum þeirra, áskorunum og kerfisbreytum.

Þrátt fyrir að því er virðist einfalda meginreglu TOF - að gefa frá sér ljóspúls og greina endurkomu hans til að reikna út fjarlægð - felst flókið í að greina aftur ljós frá umhverfisljósi. Við þessu er brugðist með því að gefa frá sér nægilega björt ljós til að ná háu merki/suðhlutfalli og velja viðeigandi bylgjulengdir til að lágmarka truflun á umhverfisljósi. Önnur aðferð er að umrita ljósið sem gefur frá sér til að gera það aðgreinanlegt þegar það kemur aftur, svipað og SOS merki með vasaljósi.

Röðin heldur áfram að bera saman dTOF og iTOF, ræða mun þeirra, kosti og áskoranir í smáatriðum og flokka TOF kerfi frekar út frá flóknum upplýsingum sem þau veita, allt frá 1D TOF til 3D TOF.

dTOF

Direct TOF mælir beint flugtíma ljóseindarinnar. Lykilhluti þess, Single Photon Avalanche Diode (SPAD), er nógu viðkvæm til að greina stakar ljóseindir. dTOF notar Time Correlated Single Photon Counting (TCSPC) til að mæla komu ljóseinda og smíðar súlurit til að draga ályktun um líklegasta fjarlægð byggt á hæstu tíðni tiltekins tímamismuns.

iTOF

Óbeint TOF reiknar út flugtíma byggt á fasamun milli sendra og móttekinna bylgjuforma, sem venjulega notar samfellda bylgju- eða púlsmótunarmerki. iTOF getur notað staðlaða myndflaga arkitektúr, sem mælir ljósstyrk með tímanum.

iTOF er frekar skipt í samfellda bylgjumótun (CW-iTOF) og púlsmótun (Pulsed-iTOF). CW-iTOF mælir fasaskiptingu milli sendra og móttekinna sinusbylgna, en Pulsed-iTOF reiknar út fasaskiptingu með því að nota ferhyrningsbylgjumerki.

Frekari lestur:

Wikipedia. (nd). Tími flugs. Sótt afhttps://en.wikipedia.org/wiki/Time_of_flight
Sony Semiconductor Solutions Group. (nd). ToF (Tími flugs) | Algeng tækni myndskynjara. Sótt afhttps://www.sony-semicon.com/en/technologies/tof
Microsoft. (2021, 4. febrúar). Kynning á Microsoft Time Of Flight (ToF) - Azure Depth Platform. Sótt afhttps://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft-time-of-flight-tof
ESCATEC. (2023, 2. mars). Flugtími (TOF) skynjarar: ítarlegt yfirlit og forrit. Sótt afhttps://www.escatec.com/news/time-of-flight-tof-sensors-an-in-depth-overview-and-applications

Af vefsíðunnihttps://faster-than-light.net/TOFSystem_C1/

eftir höfund: Chao Guang

Fyrirvari:

Við lýsum því hér með yfir að sumar myndirnar sem birtar eru á vefsíðu okkar eru safnaðar af internetinu og Wikipedia, með það að markmiði að efla fræðslu og upplýsingamiðlun. Við virðum hugverkarétt allra höfunda. Notkun þessara mynda er ekki ætluð í viðskiptalegum tilgangi.

Ef þú telur að eitthvað af því efni sem notað er brjóti í bága við höfundarrétt þinn, vinsamlegast hafðu samband við okkur. Við erum meira en fús til að grípa til viðeigandi ráðstafana, þar á meðal að fjarlægja myndir eða veita rétta úthlutun, til að tryggja að farið sé að lögum og reglum um hugverkarétt. Markmið okkar er að viðhalda vettvangi sem er innihaldsríkur, sanngjarn og virðir hugverkarétt annarra.

Vinsamlegast hafðu samband við okkur á eftirfarandi netfangi:sales@lumispot.cn. Við skuldbindum okkur til að grípa til aðgerða þegar við fáum tilkynningar og tryggjum 100% samvinnu við að leysa slík mál.