Tilaa sosiaalinen media nopeaksi viestille
Tämän sarjan tavoitteena on tarjota lukijoille perusteellinen ja edistyksellinen ymmärrys lentojärjestelmän (TOF) järjestelmästä. Sisältö kattaa kattavan yleiskatsauksen TOF -järjestelmistä, mukaan lukien yksityiskohtaiset selitykset sekä epäsuorasta TOF (ITOF) että Direct TOF (DTOF). Nämä osiot syventyvät järjestelmäparametreihin, niiden etuihin ja haitoihin ja erilaisiin algoritmeihin. Artikkelissa tutkitaan myös TOF -järjestelmien eri komponentteja, kuten pystysuuntaista onkalon pinnan säteileviä lasereita (VCSels), lähetys- ja vastaanottolinssejä, vastaanottavia antureita, kuten CIS-, APD-, SPAD-, SIPM- ja kuljettajapiirit, kuten ASICS.
Johdanto TOF: ään (lennon aika)
Perusperiaatteet
TOF, joka seisoo lentoajan ajan, on menetelmä, jota käytetään etäisyyden mittaamiseen laskemalla valoa, joka kuluu tietyn etäisyyden matkustamiseen väliaineeseen. Tätä periaatetta sovelletaan ensisijaisesti optisissa Skenaarioissa ja se on suhteellisen suoraviivainen. Prosessiin sisältyy valonlähde, joka säteilee valonsäteen, kun päästöaika on tallennettu. Tämä valo heijastaa sitten kohteen, vastaanotin vangitsee ja vastaanoton aika on merkitty. Näiden aikojen ero, joka on merkitty nimellä T, määrittää etäisyyden (d = valon nopeus (c) × t / 2).
TOF -anturityypit
TOF -antureita on kahta päätyyppiä: optiset ja sähkömagneettiset. Optiset TOF -anturit, jotka ovat yleisempiä, hyödyntävät valopulsseja, tyypillisesti infrapuna -alueella, etäisyysmittausta varten. Nämä pulssit lähetetään anturista, heijastavat esinettä ja palautuvat anturille, missä matka -aika mitataan ja käytetään etäisyyden laskemiseen. Sitä vastoin sähkömagneettiset TOF -anturit käyttävät sähkömagneettisia aaltoja, kuten tutkaa tai lidaria, etäisyyden mittaamiseen. Ne toimivat samanlaisella periaatteella, mutta käyttävät erilaista välinettäetäisyysmittaus.
TOF -anturien sovellukset
TOF -anturit ovat monipuolisia ja ne on integroitu eri aloille:
Robotiikka:Käytetään esteiden havaitsemiseen ja navigointiin. Esimerkiksi Robotit, kuten Roomba ja Boston Dynamics 'Atlas, käyttävät TOF -syvyyskameroita ympäristönsä ja suunnitteluliikkeiden kartoittamiseen.
Turvajärjestelmät:Yleiset liiketunnistimissa tunkeilijoiden havaitsemiseksi, hälytysten käynnistämiseksi tai kamerajärjestelmien aktivoinnille.
Autoteollisuus:Sisällytetty kuljettaja-avusteisiin järjestelmiin adaptiiviseen vakionopeussäätimeen ja törmäyksen välttämiseen, ja siitä tulee yhä yleisempi uusissa ajoneuvomalleissa.
Lääketieteen ala: Käytetään ei-invasiivisessa kuvantamisessa ja diagnostiikassa, kuten optisessa koherenssitomografiassa (OCT), tuottaen korkearesoluutioisia kudoskuvia.
Kulutuselektroniikka: Integroitu älypuhelimiin, tablet -laitteisiin ja kannettaviin tietokoneisiin ominaisuuksien, kuten kasvojentunnistuksen, biometrisen todennuksen ja eleen tunnistuksen suhteen.
Droonit:Käytetään navigointiin, törmäyksen välttämiseen sekä yksityisyyden ja ilmailun huolenaiheiden käsittelemiseen
TOF -järjestelmän arkkitehtuuri
Tyypillinen TOF -järjestelmä koostuu useista avainkomponenteista etäisyysmittauksen saavuttamiseksi kuvatulla tavalla:
· Lähetin (TX):Tämä sisältää laservalonlähteen, lähinnä aPääkonttori, ohjainpiiri ASIC laserin ja palkkien ohjaamisen optisten komponenttien, kuten kollimoivien linssien tai diffraktiivisten optisten elementtien, ja suodattimien optisten komponenttien avulla.
· Vastaanotin (RX):Tämä koostuu linsseistä ja suodattimista vastaanottavassa päässä, anturit, kuten CIS, SPAD tai SIPM TOF -järjestelmästä riippuen, ja kuvasignaalin prosessorista (ISP) suurten tietojen määrien käsittelemiseksi vastaanottimen sirusta.
·Virranhallinta:Vakaan hallintaVCSELS: n nykyinen hallinta ja korkeajännite SPAD: lle on ratkaisevan tärkeää, mikä vaatii voimakasta virranhallintaa.
· Ohjelmistokerros:Tähän sisältyy laiteohjelmisto, SDK, käyttöjärjestelmä ja sovelluskerros.
Arkkitehtuuri osoittaa, kuinka VCSEL: stä peräisin oleva lasersäde ja optisten komponenttien muokkaama, kulkee avaruuden läpi, heijastaa objektia ja palaa vastaanottimeen. Tässä prosessissa kulumislaskelma paljastaa etäisyys- tai syvyystiedot. Tämä arkkitehtuuri ei kuitenkaan kata melupolkuja, kuten auringonvalon aiheuttamaa kohinaa tai heijastusten monien polkujen melua, joista keskustellaan myöhemmin sarjassa.
TOF -järjestelmien luokittelu
TOF -järjestelmät luokitellaan ensisijaisesti niiden etäisyysmittaustekniikoilla: suora TOF (DTOF) ja epäsuora TOF (ITOF), jokaisella on selkeät laitteistot ja algoritmiset lähestymistavat. Sarja hahmottelee alun perin niiden periaatteita ennen kuin se kehittyy vertailevaan analyysiin niiden eduista, haasteista ja järjestelmäparametreista.
Huolimatta näennäisesti yksinkertaisesta TOF: n periaatteesta - kevyen pulssin lähettäminen ja sen paluun havaitseminen etäisyyden laskemiseksi - monimutkaisuus on palauttavan valon erottamisessa ympäristön valosta. Tätä käsitellään säteilemällä riittävän kirkas valo korkean signaali-kohinasuhteen saavuttamiseksi ja sopivien aallonpituuksien valitsemiseksi ympäristövalon häiriöiden minimoimiseksi. Toinen lähestymistapa on koodata säteilyvalo, jotta se erotettaisiin palautumisen jälkeen, samanlainen kuin SOS -signaalit taskulampulla.
Sarja vertailee DTOF: ää ja ITOF: ää, keskustellaan heidän erimielisyyksistään, eduistaan ja haasteistaan yksityiskohtaisesti ja luokittelee edelleen TOF -järjestelmiä niiden tarjoamiensa tietojen monimutkaisuuden perusteella, vaihtelemalla 1D TOF: stä 3D TOF: hen.
dtof
Suora TOF mittaa suoraan fotonin lentoaikaa. Sen avainkomponentti, yksi fotonien lumivyöry diodi (SPAD), on riittävän herkkä yksittäisten fotonien havaitsemiseksi. DTOF käyttää aikaa korreloivan yksittäisen fotonilaskennan (TCSPC) fotonin saapumisajan mittaamiseksi, rakentamalla histogrammin todennäköisimmän etäisyyden päättämiseksi tietyn aikaeron korkeimman taajuuden perusteella.
iTof
Epäsuora TOF laskee lentoajan emittoitujen ja vastaanotettujen aaltomuotojen välisen vaiheron perusteella, käyttämällä yleisesti jatkuvaa aalto- tai pulssimodulaatiosignaaleja. ITOF voi käyttää tavanomaisia kuvaanturiarkkitehtuureja mittaamalla valon voimakkuuden ajan myötä.
ITOF on jaettu edelleen jatkuvaan aaltomodulaatioon (CW-ITOF) ja pulssimodulaatioon (pulssi-setof). CW-ITOF mittaa vaihesiirron emittoitujen ja vastaanotettujen sinimuotoisten aaltojen välillä, kun taas pulssi-Sef laskee vaihesiirron neliöaaltojen signaaleilla.
Futher -lukeminen:
- Wikipedia. (nd). Lennon aika. Haettu jstkhttps://en.wikipedia.org/wiki/time_of_flight
- Sony Semiconductor Solutions -ryhmä. (nd). TOF (lennon aika) | Kuva -anturien yleinen tekniikka. Haettu jstkhttps://www.sony-semicon.com/en/technologies/tof
- Microsoft. (2021, 4. helmikuuta). Johdanto Microsoftin lennon aika (TOF) - Azure -syvyysalusta. Haettu jstkhttps://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft-time-of-flight-tof
- Escatec. (2023, 2. maaliskuuta). Lennon aika (TOF) anturit: syvällinen yleiskatsaus ja sovellukset. Haettu jstkhttps://www.escatec.com/news/time-of-flight-tof-sensors-an-in-depth-overview-and-applications
Verkkosivultahttps://faster-than-light.net/tofsystem_c1/
Kirjoittaja: Chao Guang
Vastuuvapauslauseke:
Ilmoitamme, että jotkut verkkosivustollamme esitetyistä kuvista on kerätty Internetistä ja Wikipediasta tavoitteena edistää koulutusta ja tiedon jakamista. Kunnioitamme kaikkien tekijöiden immateriaalioikeuksia. Näiden kuvien käyttöä ei ole tarkoitettu kaupalliseen voittoon.
Jos uskot, että jokin käytetystä sisällöstä loukkaa tekijänoikeuksiasi, ota meihin yhteyttä. Olemme enemmän kuin halukkaita ryhtymään asianmukaisiin toimenpiteisiin, mukaan lukien kuvien poistaminen tai asianmukaisen määrityksen tarjoaminen, immateriaalioikeuden lakien ja asetusten noudattamisen varmistamiseksi. Tavoitteenamme on ylläpitää foorumia, joka sisältää runsaasti sisältöä, oikeudenmukaista ja kunnioittaa muiden immateriaalioikeuksia.
Ota yhteyttä seuraavaan sähköpostiosoitteeseen:sales@lumispot.cn. Sitoudumme ryhtymään välittömiin toimiin saatuaan ilmoituksen ja takaamme 100 -prosenttisen yhteistyön tällaisten kysymysten ratkaisemisessa.
Viestin aika: joulukuu 18-2023