Вести - Основен принцип и примена на TOF (Време на лет) системот

Претплатете се на нашите социјални медиуми за брзи објави

Оваа серија има за цел да им обезбеди на читателите длабинско и прогресивно разбирање на системот за време на лет (TOF). Содржината опфаќа сеопфатен преглед на TOF системите, вклучувајќи детални објаснувања и за индиректниот TOF (iTOF) и за директниот TOF (dTOF). Овие делови навлегуваат во системските параметри, нивните предности и недостатоци и различни алгоритми. Статијата, исто така, ги истражува различните компоненти на TOF системите, како што се ласери со вертикална шуплина што емитуваат површински сигнали (VCSEL), леќи за пренос и прием, сензори за прием како CIS, APD, SPAD, SiPM и драјверски кола како ASIC.

Вовед во TOF (Време на лет)

Основни принципи

TOF, што е кратенка за Време на лет, е метод што се користи за мерење на растојанието со пресметување на времето потребно светлината да помине одредено растојание во медиум. Овој принцип првенствено се применува во оптички TOF сценарија и е релативно едноставен. Процесот вклучува извор на светлина што емитува зрак светлина, при што се евидентира времето на емисија. Оваа светлина потоа се одбива од целта, се снима 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 на 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 растојание. Овие импулси се емитуваат од сензорот, се одбиваат од објект 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 за...мерење на растојание.

Примени на ToF сензори

ToF сензорите се разновидни и се интегрирани во различни области:

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

Безбедносни системи:Вообичаено кај сензорите за движење за откривање на натрапници, активирање на аларми или активирање на системи со камери.

Автомобилска индустрија:Вградено во системите за помош на возачот за адаптивен темпомат и избегнување на судир, станувајќи сè позастапено кај новите модели на возила.

Медицинска областСе користи во неинвазивно снимање и дијагностика, како што е оптичка кохерентна томографија (OCT), која произведува слики од ткиво со висока резолуција.

Потрошувачка електроникаИнтегриран во паметни телефони, таблети и лаптопи за функции како препознавање на лица, биометриска автентикација и препознавање на гестови.

Дронови:Се користи за навигација, избегнување на судири и за решавање на проблеми со приватноста и воздухопловството.

Архитектура на TOF системот

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

· Предавател (Tx):Ова вклучува извор на ласерска светлина, главноVCSEL, коло на драјверот ASIC за управување на ласерот и оптички компоненти за контрола на зракот, како што се колимирачки леќи 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 TOF системот и процесор за сигнали на 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 клучна, што бара робусно управување со енергијата.
· Софтверски слој:Ова вклучува фирмвер, SDK, оперативен систем и слој на апликации.

Архитектурата покажува како ласерски зрак, кој потекнува од VCSEL и е модифициран од оптички компоненти, патува низ вселената, се одбива од објект и се враќа до приемникот. Пресметката на временско запирање во овој процес открива информации за растојанието или длабочината. Сепак, оваа архитектура не ги опфаќа патеките на шум, како што се шум предизвикан од сончева светлина или шум од повеќе патеки од рефлексии, кои се дискутираат 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 опишува нивните принципи пред да навлезе во компаративна анализа на нивните предности, предизвици и системски параметри.

И покрај навидум едноставниот принцип на TOF – емитување на светлосен пулс и откривање на неговото враќање за да се пресмета растојанието – сложеноста лежи во разликувањето на повратната светлина од амбиенталната светлина. Ова се решава со емитување доволно силна светлина за да се постигне висок однос сигнал-шум и избирање соодветни бранови должини за да се минимизира пречките од светлината во околината. Друг пристап е да се кодира емитираната светлина за да се направи препознатлива по враќањето, слично на SOS сигналите со фенерче.

Серијата продолжува со споредување на dTOF и iTOF, детално дискутирајќи ги нивните разлики, предности и предизвици, и понатаму ги категоризира TOF системите врз основа на сложеноста на информациите што ги обезбедуваат, почнувајќи од 1D TOF до 3D TOF.

dTOF

Директниот TOF директно го мери времето на летот на фотонот. Неговата клучна компонента, диодата за лавина од еден фотон (SPAD), е доволно чувствителна за да детектира единечни фотони. dTOF користи броење на временски корелирани единечни фотони (TCSPC) за да го измери времето на пристигнување на фотоните, конструирајќи хистограм за да го одреди 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 емитираните и примените бранови форми, најчесто користејќи сигнали за континуирана бранова или импулсна модулација. iTOF може да користи стандардни архитектури на сензори за слика, мерејќи го интензитетот на светлината со текот на времето.

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

Дополнително читање:

Википедија. (и). Време на летот. Преземено одhttps://mk.wikipedia.org/wiki/Time_of_flight
Група за полупроводнички решенија на Sony. (и). ToF (Време на лет) | Заедничка технологија на сензори за слика. Преземено одhttps://www.sony-semicon.com/en/technologies/tof
Microsoft. (4 февруари 2021 година). 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. (2 март 2023). Сензори за време на лет (TOF): Детален преглед и примена. 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 од одговорност:

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

Доколку сметате дека некоја од употребените содржини ги крши вашите авторски права, ве молиме контактирајте не. Ние сме повеќе од подготвени да преземеме соодветни мерки, вклучително и отстранување на слики или давање соодветно наведување на изворот, за да обезбедиме усогласеност со законите и прописите за интелектуална сопственост. Нашата цел е да одржуваме платформа која е богата со содржина, фер и ги почитува правата на интелектуална сопственост на другите.

Ве молиме контактирајте не на следната е-адреса:sales@lumispot.cnСе обврзуваме да преземеме итни мерки по добивањето на какво било известување и гарантираме 100% соработка во решавањето на сите такви проблеми.