Fréttir - Grunnregla og notkun TOF (Time of Flight) kerfisins

Gerast áskrifandi að samfélagsmiðlum okkar til að fá skjót færslu

Þessi greinaröð miðar að því að veita lesendum ítarlegan og framsækinn skilning á tímaflugskerfinu (TOF). Efnið nær yfir ítarlega yfirsýn yfir TOF-kerfi, þar á meðal ítarlegar útskýringar á bæði óbeinum TOF (iTOF) og beinum TOF (dTOF). Þessir hlutar kafa djúpt í kerfisbreytur, kosti þeirra og galla og ýmsa reiknirit. Greinin kannar einnig mismunandi þætti TOF-kerfa, svo sem lóðrétta holrýmis-yfirborðsgeislunarlasera (VCSEL), sendi- og móttökulinsur, móttökuskynjara eins og CIS, APD, SPAD, SiPM og drifrásir eins og ASIC.

Kynning á TOF (Flugtíma)

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. Þessi meginregla er aðallega notuð í sjónrænum TOF aðstæðum og er tiltölulega einföld. Ferlið felur í sér að ljósgjafi sendir frá sér ljósgeisla og tíminn sem ljósið birtist er skráður. Þetta ljós endurkastast síðan frá skotmarki, er tekið upp af móttakara og tíminn sem það tók er skráður. Mismunurinn á þessum tímum, táknaður sem t, ákvarðar fjarlægðina (d = ljóshraði (c) × t / 2).

Tegundir ToF skynjara

Það eru tvær megingerðir af ToF skynjurum: ljósfræðilegir og rafsegulfræðilegir. Ljósfræðilegir ToF skynjarar, sem eru algengari, nota ljóspúlsa, yfirleitt á innrauðu sviði, til fjarlægðarmælinga. Þessir púlsar eru sendir frá skynjaranum, endurkastast af hlut og fara aftur til skynjarans, þar sem ferðatíminn er mældur og notaður til að reikna út fjarlægð. Aftur á móti nota rafsegulfræðilegir ToF skynjarar rafsegulbylgjur, eins og ratsjá eða lidar, til að mæla fjarlægð. Þeir virka eftir svipaðri meginreglu en nota annan miðil fyrir...fjarlægðarmæling.

Notkun ToF skynjara

ToF skynjarar eru fjölhæfir og hafa verið samþættir í ýmis svið:

Vélmenni:Notað til að greina hindranir og leiða leiðsögn. 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 innbrotsþjófa, virkja viðvörunarkerfi eða myndavélakerfi.

Bílaiðnaðurinn:Innbyggt í ökumannsaðstoðarkerfi fyrir aðlögunarhæfan hraðastilli og árekstrarvarna, og er sífellt algengara í nýjum bílagerðum.

Læknisfræðilegt sviðNotað í óinngripsmyndgreiningu og greiningu, svo sem ljósleiðaramyndgreiningu (OCT), sem framleiðir vefjamyndir í hárri upplausn.

NeytendatækniSamþætt í snjallsíma, spjaldtölvur og fartölvur fyrir eiginleika eins og andlitsgreiningu, líffræðilega auðkenningu og bendingagreiningu.

Drónar:Notað til siglinga, til að koma í veg fyrir árekstra og til að taka á áhyggjum varðandi friðhelgi einkalífs og flug

TOF kerfisarkitektúr

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

· Sendandi (Tx):Þetta felur í sér leysigeisla, aðallegaVCSEL, ASIC-stýrirás til að knýja leysigeislann og ljósleiðaraíhluti fyrir geislastýringu eins og kollimerandi linsur eða ljósleiðaraþættir með dreifingu og síur.
· Móttakari (Rx):Þetta samanstendur af linsum og síum við móttökuendann, skynjurum eins og CIS, SPAD eða SiPM eftir TOF kerfinu og myndmerkjavinnsluaðila (ISP) til að vinna úr miklu magni gagna frá móttökuflísinni.
·Orkustjórnun:Stjórnun stöðugleikaStraumstýring fyrir VCSEL-rafhlöður og háspennustýring fyrir SPAD-rafhlöður er mikilvæg og krefst öflugrar orkustjórnunar.
· Hugbúnaðarlag:Þetta felur í sér vélbúnaðarhugbúnað, SDK, stýrikerfi og forritalag.

Arkitektúrinn sýnir hvernig leysigeisli, sem á uppruna sinn í VCSEL og er breyttur með ljósfræðilegum íhlutum, ferðast um geiminn, endurkastast af hlut og snýr aftur til móttakarans. Útreikningur á tímaskekkju í þessu ferli leiðir í ljós upplýsingar um fjarlægð eða dýpt. Hins vegar nær þessi arkitektúr ekki yfir hávaðaleiðir, svo sem hávaða af völdum sólarljóss eða fjölleiða hávaða frá endurspeglunum, sem fjallað er um síðar í seríunni.

Flokkun TOF kerfa

TOF-kerfi eru aðallega flokkuð eftir fjarlægðarmælingaraðferðum sínum: bein TOF (dTOF) og óbein TOF (iTOF), hvert með sínum eigin vélbúnaðar- og reikniritaðferðum. Í seríunni er fyrst lýst meginreglum þeirra áður en kafa er ofan í samanburðargreiningu á kostum þeirra, áskorunum og kerfisbreytum.

Þrátt fyrir að meginreglan á bak við TOF virðist einföld – að senda frá sér ljóspúls og greina endurkomu hans til að reikna út fjarlægð – liggur flækjustigið í því að greina á milli endurkomuljóssins og umhverfisljóssins. Þetta er leyst með því að gefa frá sér nægilega bjart ljós til að ná háu merkis-til-suðhlutfalli og velja viðeigandi bylgjulengdir til að lágmarka truflanir frá umhverfisljósi. Önnur aðferð er að kóða útsend ljós til að gera það aðgreinanlegt við endurkomu, svipað og neyðarmerki með vasaljósi.

Í þessari röð er dTOF og iTOF borin saman, munurinn, kostir og áskoranir þeirra rædd í smáatriðum, og TOF kerfin flokkuð nánar eftir flækjustigi upplýsinganna sem þau veita, allt frá einvíddar TOF til þrívíddar TOF.

dTOF

Bein TOF mælir beint flugtíma ljóseindarinnar. Lykilþáttur hennar, snjóflóðadíóða fyrir stakar ljóseindir (SPAD), er nógu næmur til að greina stakar ljóseindir. dTOF notar tímatengda talningu fyrir stakar ljóseindir (TCSPC) til að mæla komutíma ljóseinda og býr til súlurit til að álykta líklegasta fjarlægð út frá hæstu tíðni tiltekins tímamismunar.

iTOF

Óbein TOF reiknar flugtíma út frá fasamismuninum á milli útsendra og móttekinna bylgjuforma, oftast með því að nota samfellda bylgju- eða púlsmótunarmerki. iTOF getur notað staðlaða myndskynjaraarkitektúr og mælt ljósstyrk með tímanum.

iTOF skiptist enn frekar í samfellda bylgjumótun (CW-iTOF) og púlsmótun (Pulsed-iTOF). CW-iTOF mælir fasabreytinguna milli sendra og móttekinna sinusbylgna, en Pulsed-iTOF reiknar fasabreytinguna með því að nota ferningsbylgjumerki.

Frekari lestur:

Wikipedia. (áður). Flugtími. Sótt fráhttps://en.wikipedia.org/wiki/Flugtími
Sony Semiconductor Solutions Group. (á.á.). Flugtími (ToF) | Algeng tækni myndskynjara. Sótt fráhttps://www.sony-semicon.com/en/technologies/tof
Microsoft. (4. febrúar 2021). Kynning á Microsoft Time Of Flight (ToF) - Azure Depth Platform. Sótt fráhttps://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft-time-of-flight-tof
ESCATEC. (2. mars 2023). Flugtímaskynjarar (TOF): Ítarleg yfirlitsgreining og notkun þeirra. Sótt fráhttps://www.escatec.com/news/time-of-flight-tof-sensors-an-in-depth-overview-and-applications

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

eftir höfundinn: Chao Guang

Fyrirvari:

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

Ef þú telur að eitthvað af efninu sem notað er brjóti gegn höfundarrétti þínum, vinsamlegast hafðu samband við okkur. Við erum meira en fús til að grípa til viðeigandi ráðstafana, þar á meðal að fjarlægja myndir eða veita viðeigandi heimildir, til að tryggja að farið sé að lögum og reglum um hugverkaréttindi. Markmið okkar er að viðhalda vettvangi sem er innihaldsríkur, sanngjarn og virðir hugverkaréttindi annarra.

Vinsamlegast hafið samband við okkur á eftirfarandi netfangi:sales@lumispot.cnVið skuldbindum okkur til að grípa tafarlaust til aðgerða um leið og við móttökum tilkynningu og ábyrgjumst 100% samvinnu við að leysa öll slík mál.