Вести - Основен принцип и примена на системот TOF(Time of Flight).

Претплатете се на нашите социјални медиуми за брза објава

Оваа серија има за цел да им обезбеди на читателите длабинско и прогресивно разбирање на системот Време на летот (TOF). Содржината опфаќа сеопфатен преглед на TOF системите, вклучувајќи детални објаснувања и за индиректните TOF (iTOF) и за директните TOF (dTOF). Овие делови истражуваат во системските параметри, нивните предности и недостатоци и различни алгоритми. Написот, исто така, ги истражува различните компоненти на системите TOF, како што се ласери со вертикална празнина што емитуваат површина (VCSEL), леќи за пренос и прием, сензори за примање како CIS, APD, SPAD, SiPM и кола за возачи како ASIC.

Вовед во TOF (Време на лет)

Основни принципи

TOF, што значи Време на летот, е метод кој се користи за мерење на растојанието со пресметување на времето потребно за светлината да помине одредено растојание во медиум. Овој принцип првенствено се применува во оптичките TOF сценарија и е релативно јасен. Процесот вклучува извор на светлина што емитува зрак светлина, со евидентирано времето на емисија. Оваа светлина потоа се рефлектира од целта, се фаќа од приемник и се забележува времето на прием. Разликата во овие времиња, означена како t, го одредува растојанието (d = брзина на светлината (c) × t / 2).

Видови ToF сензори

Постојат два основни типа на ToF сензори: оптички и електромагнетни. Оптичките ToF сензори, кои се почести, користат светлосни импулси, обично во инфрацрвениот опсег, за мерење на растојанието. Овие импулси се емитуваат од сензорот, се рефлектираат од некој предмет и се враќаат во сензорот, каде што се мери времето на патување и се користи за пресметување на растојанието. Спротивно на тоа, електромагнетните ToF сензори користат електромагнетни бранови, како радар или лидар, за мерење на растојанието. Тие работат на сличен принцип, но користат различен медиум замерење на растојание.

Апликации на ToF сензори

ToF сензорите се разновидни и се интегрирани во различни полиња:

Роботика:Се користи за откривање пречки и навигација. На пример, роботите како Roomba и Boston Dynamics' Atlas користат ToF длабински камери за мапирање на нивната околина и планирање движења.

Системи за безбедност:Вообичаени сензори за движење за откривање натрапници, активирање аларми или активирање на системи за камера.

Автомобилска индустрија:Вграден во системите за помош на возачот за адаптивна контрола на патувањето и избегнување судир, станувајќи сè поприсутен кај новите модели на возила.

Медицинско поле: Се користи во неинвазивни слики и дијагностика, како што е оптичка кохерентна томографија (OCT), за производство на ткивни слики со висока резолуција.

Електроника за широка потрошувачка: Интегриран во паметни телефони, таблети и лаптопи за функции како што се препознавање лице, биометриска автентикација и препознавање гестови.

Дронови:Се користи за навигација, избегнување судир и за решавање на загриженоста за приватноста и авијацијата

TOF системска архитектура

Типичен TOF систем се состои од неколку клучни компоненти за да се постигне мерење на растојанието како што е опишано:

· Предавател (Tx):Ова вклучува ласерски извор на светлина, главно aVCSEL, кола за двигател ASIC за придвижување на ласерот и оптички компоненти за контрола на зракот, како што се леќи за коламирање или дифрактивни оптички елементи и филтри.
· Приемник (Rx):Ова се состои од леќи и филтри на приемниот крај, сензори како CIS, SPAD или SiPM во зависност од системот TOF и процесор за сигнал за слика (ISP) за обработка на големи количини на податоци од чипот на приемникот.
·Управување со енергија:Управување со стабилнаконтролата на струјата за VCSEL и високиот напон за SPAD е од клучно значење, што бара робусно управување со енергијата.
· Слој на софтвер:Ова вклучува фирмвер, SDK, оперативен систем и слој на апликација.

Архитектурата демонстрира како ласерскиот зрак, кој потекнува од VCSEL и е модифициран со оптички компоненти, патува низ просторот, се рефлектира од објект и се враќа во приемникот. Пресметката на временскиот пропуст во овој процес открива информации за растојание или длабочина. Сепак, оваа архитектура не ги покрива патеките за бучава, како што е бучавата предизвикана од сончева светлина или бучавата од повеќе патеки од рефлексиите, кои се дискутирани подоцна во серијата.

Класификација на TOF системи

TOF системите првенствено се категоризираат според нивните техники за мерење на растојание: директен TOF (dTOF) и индиректен TOF (iTOF), секој со различни хардверски и алгоритамски пристапи. Серијата првично ги прикажува нивните принципи пред да навлезе во компаративна анализа на нивните предности, предизвици и системски параметри.

И покрај навидум едноставниот принцип на TOF - емитување светлосен импулс и откривање на неговото враќање за да се пресмета растојанието - комплексноста лежи во диференцијацијата на повратната светлина од амбиенталната светлина. Ова се решава со емитување доволно силна светлина за да се постигне висок сооднос сигнал-шум и избирање соодветни бранови должини за да се минимизираат пречките на светлината во околината. Друг пристап е да се шифрира емитуваната светлина за да се разликува по враќањето, слично на SOS сигналите со фенерче.

Серијата продолжува да ги споредува dTOF и iTOF, детално дискутирајќи за нивните разлики, предности и предизвици, и понатаму ги категоризира TOF системите врз основа на сложеноста на информациите што ги обезбедуваат, кои се движат од 1D TOF до 3D TOF.

dTOF

Директниот TOF директно го мери времето на летот на фотонот. Нејзината клучна компонента, единечна фотонска лавина диода (SPAD), е доволно чувствителна за да открие единечни фотони. dTOF користи Time Correlated Single Photon Counting (TCSPC) за мерење на времето на пристигнување на фотони, конструирајќи хистограм за да се заклучи најверојатното растојание врз основа на највисоката фреквенција на одредена временска разлика.

iTOF

Индиректниот TOF го пресметува времето на летот врз основа на фазната разлика помеѓу емитирани и примени бранови форми, најчесто користејќи сигнали за модулација на континуиран бран или импулс. iTOF може да користи стандардни архитектури на сензори за слика, мерејќи го интензитетот на светлината со текот на времето.

iTOF понатаму е поделен на модулација на континуиран бран (CW-iTOF) и пулсна модулација (Pulsed-iTOF). CW-iTOF го мери фазното поместување помеѓу емитирани и примени синусоидни бранови, додека Pulsed-iTOF пресметува фазно поместување користејќи сигнали од квадратни бранови.

Понатамошно читање:

Википедија. (nd). Време на летот. Преземено одhttps://en.wikipedia.org/wiki/Time_of_flight
Sony Semiconductor Solutions Group. (nd). ToF (Време на летот) | Заедничка технологија на сензори за слика. Преземено одhttps://www.sony-semicon.com/en/technologies/tof
Мајкрософт. (2021, 4 февруари). Вовед во Microsoft Time of Flight (ToF) - Azure Depth Platform. Преземено одhttps://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft-time-of-flight-tof
ESCATEC. (2023, 2 март). Сензори за време на летот (TOF): Детален преглед и апликации. Преземено одhttps://www.escatec.com/news/time-of-flight-tof-sensors-an-in-depth-overview-and-applications

Од веб-страницатаhttps://faster-than-light.net/TOFSystem_C1/

од авторот: Чао Гуанг

Одрекување:

Со ова изјавуваме дека некои од сликите прикажани на нашата веб-локација се собрани од Интернет и Википедија, со цел да се промовира образованието и споделувањето информации. Ги почитуваме правата на интелектуална сопственост на сите творци. Употребата на овие слики не е наменета за комерцијална добивка.

Ако мислите дека некоја од употребените содржини ги прекршува вашите авторски права, ве молиме контактирајте со нас. Ние сме повеќе од подготвени да преземеме соодветни мерки, вклучително и отстранување на слики или обезбедување на соодветно наведување, за да обезбедиме усогласеност со законите и прописите за интелектуална сопственост. Нашата цел е да одржиме платформа која е богата со содржина, правична и ги почитува правата на интелектуална сопственост на другите.

Ве молиме контактирајте не на следната е-адреса:sales@lumispot.cn. Се обврзуваме дека ќе преземеме итни мерки по добивањето на секое известување и гарантираме 100% соработка во решавањето на таквите прашања.