Vijesti - Osnovni princip i primjena TOF -a (vrijeme leta)

Pretplatite se na naše društvene medije za brz post

Ova serija ima za cilj pružiti čitateljima dubinsko i progresivno razumijevanje sustava vremena leta (TOF). Sadržaj pokriva sveobuhvatan pregled TOF sustava, uključujući detaljna objašnjenja i neizravnog TOF -a (ITOF) i Direct TOF (DTOF). Ovi se odjeljci bave parametrima sustava, njihovim prednostima i nedostacima i različitim algoritmima. Članak također istražuje različite komponente TOF sustava, poput površine vertikalne šupljine koja emitiraju lasere (vcsels), leće za prijenos i recepciju, primanje senzora poput CIS, APD, SPAD, SIPM i krugova vozača poput ASICS -a.

Uvod u TOF (vrijeme leta)

Osnovni principi

TOF, koji stoji za vrijeme leta, metoda je koja se koristi za mjerenje udaljenosti izračunavanjem vremena koje je potrebno da svjetlost pređe na određenu udaljenost u mediju. Ovaj se princip prvenstveno primjenjuje u optičkim TOF scenarijima i relativno je jednostavno. Proces uključuje izvor svjetlosti koji emitira snop svjetlosti, s zabilježenim vremenom emisije. Ovo svjetlo tada odražava metu, zabilježeno je prijemnik i zabilježeno je vrijeme prijema. Razlika u ovim vremenima, označena kao t, određuje udaljenost (d = brzina svjetlosti (c) × t / 2).

Vrste TOF senzora

Postoje dvije primarne vrste TOF senzora: optički i elektromagnetski. Optički TOF senzori, koji su češći, koriste svjetlosne impulse, obično u infracrvenom rasponu, za mjerenje udaljenosti. Ti se impulsi emitiraju iz senzora, odbijaju objekt i vraćaju se na senzor, gdje se vrijeme putovanja mjeri i koristi za izračunavanje udaljenosti. Suprotno tome, elektromagnetski TOF senzori koriste elektromagnetske valove, poput radara ili LiDAR -a, za mjerenje udaljenosti. Djeluju na sličnom principu, ali koriste drugačiji medij zamjerenje udaljenosti.

Primjene TOF senzora

TOF senzori su svestrani i integrirani su u različita polja:

Robotika:Koristi se za otkrivanje i navigaciju prepreka. Na primjer, roboti poput Roomba i Boston Dynamics 'Atlas koriste TOF kamere dubine za mapiranje svoje okoline i pokreta za planiranje.

Sigurnosni sustavi:Uobičajeni senzori pokreta za otkrivanje uljeza, aktiviranje alarma ili aktiviranje sustava kamera.

Automobilska industrija:Uključeno u sustave za pomoć vozaču za adaptivnu tempomat i izbjegavanje sudara, postajući sve rasprostranjeniji u novim modelima vozila.

Medicinsko polje: Upotrijebljen u neinvazivnom snimanju i dijagnostici, poput optičke koherencijske tomografije (OCT), stvarajući slike tkiva visoke rezolucije.

Potrošačka elektronika: Integrirano u pametne telefone, tablete i prijenosna računala za značajke poput prepoznavanja lica, biometrijske provjere autentičnosti i prepoznavanja gesta.

Dronovi:Koristi se za navigaciju, izbjegavanje sudara i za rješavanje briga o privatnosti i zrakoplovstvu

TOF arhitektura sustava

Tipični TOF sustav sastoji se od nekoliko ključnih komponenti za postizanje mjerenja udaljenosti kako je opisano:

· Odašiljač (TX):To uključuje laserski izvor svjetlosti, uglavnom aRobova, vozački krug ASIC za pokretanje lasera i optičke komponente za kontrolu snopa, poput kolimacijskih leća ili difraktivnih optičkih elemenata i filtera.
· Prijemnik (rx):Sastoji se od leća i filtera na kraju prijema, senzori poput CIS, SPAD ili SIPM, ovisno o TOF sustavu i procesora signala slike (ISP) za obradu velikih količina podataka s čipa prijemnika.
·Upravljanje strujom:Upravljanje stabilnimKljučna je kontrola struje za vcsels i visoki napon za SPAD -ove, što zahtijeva snažno upravljanje energijom.
· Softverski sloj:To uključuje firmver, SDK, OS i sloj aplikacije.

Arhitektura pokazuje kako laserski snop, podrijetlom iz VCSEL -a i modificiran optičkim komponentama, putuje kroz prostor, odražava objekt i vraća se na prijemnik. Izračun vremenskog prekida u ovom procesu otkriva informacije o udaljenosti ili dubini. Međutim, ova arhitektura ne pokriva staze buke, poput buke izazvane sunčevom svjetlošću ili više puta od refleksija, o kojima se raspravlja kasnije u seriji.

Klasifikacija TOF sustava

TOF sustavi prvenstveno su kategorizirani njihovim tehnikama mjerenja udaljenosti: Direct TOF (DTOF) i neizravni TOF (ITOF), svaki s različitim hardverskim i algoritamskim pristupima. Serija u početku opisuje njihova načela prije nego što uđe u komparativnu analizu njihovih prednosti, izazova i parametara sustava.

Unatoč naizgled jednostavnom principu TOF -a - emitira svjetlosni impuls i otkriva njegov povratak kako bi se izračunala udaljenost - složenost leži u razlikovanju svjetlosti koja se vraća od ambijentalne svjetlosti. To se rješava emitiranjem dovoljno jarkog svjetla da bi se postigao visok omjer signal-šum i odabirom odgovarajućih valnih duljina kako bi se smanjila smetnja svjetlosti okoliša. Drugi je pristup kodiranje emitirane svjetlosti kako bi se povratilo po povratku, slično SOS signalima s svjetiljkom.

Serija nastavlja usporediti DTOF i ITOF, detaljno raspravljajući o njihovim razlikama, prednostima i izazovima, te dodatno kategorizira TOF sustave na temelju složenosti informacija koje pružaju, u rasponu od 1D TOF do 3D TOF -a.

DTOF

Izravni TOF izravno mjeri vrijeme leta fotona. Njegova ključna komponenta, pojedinačni fotonski avalanska dioda (SPAD), dovoljno je osjetljiva da otkrije pojedinačne fotone. DTOF koristi vremenski korelirano brojanje jednog fotona (TCSPC) za mjerenje vremena dolazaka fotona, konstruirajući histogram za zaključivanje najvjerojatnije udaljenosti na temelju najviše frekvencije određene vremenske razlike.

it

Neizravni TOF izračunava vrijeme leta na temelju fazne razlike između emitiranih i primljenih valnih oblika, obično koristeći kontinuirane valne ili impulsne modulacijske signale. ITF može koristiti standardne arhitekture senzora slike, mjereći intenzitet svjetla tijekom vremena.

ITOF je dalje podijeljen na kontinuiranu valnu modulaciju (CW-ITOF) i modulaciju impulsa (puls-iToF). CW-ITOF mjeri fazni pomak između emitiranih i primljenih sinusoidnih valova, dok impuls-itof izračunava fazni pomak pomoću signala kvadratnog vala.

Futher Reading:

Wikipedia. (ND). Vrijeme leta. Preuzeto izhttps://en.wikipedia.org/wiki/time_of_light
Sony Semiconductor Solutions Group. (ND). TOF (vrijeme leta) | Uobičajena tehnologija senzora slika. Preuzeto izhttps://www.sony-semicon.com/en/technologies/tof
Microsoft. (2021., 4. veljače). Uvod u Microsoftovo vrijeme leta (TOF) - azurna dubinska platforma. Preuzeto izhttps://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft-te-of-flight-tof
Escatec. (2023., 2. ožujka). Vrijeme leta (TOF) senzori: detaljni pregled i primjene. Preuzeto izhttps://www.escatec.com/news/time-of-flight-tof-sensors-an-in-depth-overview-and-application

S web stranicehttps://faster-than-light.net/tofsystem_c1/

Autor: Chao Guang

Odricanje:

Izjavljujemo da se neke slike prikazane na našoj web stranici prikupljaju s Interneta i Wikipedije, s ciljem promicanja obrazovanja i razmjene informacija. Poštujemo prava intelektualnog vlasništva svih tvorca. Upotreba ovih slika nije namijenjena komercijalnom dobitku.

Ako smatrate da bilo koji od korištenih sadržaja krši vaše autorsko pravo, kontaktirajte nas. Više smo nego voljni poduzeti odgovarajuće mjere, uključujući uklanjanje slika ili pružanje odgovarajuće pripisivanja, kako bismo osigurali poštivanje zakona i propisa o intelektualnom vlasništvu. Naš je cilj održavati platformu koja je bogata sadržajem, poštenim i poštuje prava intelektualnog vlasništva drugih.

Molimo kontaktirajte nas na sljedećoj adresi e -pošte:sales@lumispot.cn. Obvezujemo se da odmah poduzmemo akciju nakon primanja bilo koje obavijesti i jamčimo 100% suradnju u rješavanju bilo kojeg takvog pitanja.