Xəbərlər - TOF(Time of Flight) Sisteminin Əsas Prinsip və tətbiqi

Tez Göndərmək üçün Sosial Mediamıza abunə olun

Bu seriyanın məqsədi oxuculara Uçuş Zamanı (TOF) sistemi haqqında dərin və mütərəqqi anlayış təqdim etməkdir. Məzmun TOF sistemlərinin hərtərəfli icmalını, o cümlədən həm dolayı TOF (iTOF) və həm də birbaşa TOF (dTOF) haqqında ətraflı izahatları əhatə edir. Bu bölmələrdə sistem parametrləri, onların üstünlükləri və mənfi cəhətləri, müxtəlif alqoritmlər araşdırılır. Məqalədə həmçinin TOF sistemlərinin müxtəlif komponentləri, məsələn, Şaquli Boşluq Səthi Emitent Lazerlər (VCSELs), ötürücü və qəbuledici linzalar, CIS, APD, SPAD, SiPM kimi qəbuledici sensorlar və ASIC kimi sürücü sxemləri araşdırılır.

TOF-a giriş (Uçuş vaxtı)

Əsas Prinsiplər

TOF, Uçuş Zamanı mənasını verir, işığın bir mühitdə müəyyən bir məsafəni qət etməsi üçün lazım olan vaxtı hesablayaraq məsafəni ölçmək üçün istifadə edilən bir üsuldur. Bu prinsip ilk növbədə optik TOF ssenarilərində tətbiq edilir və nisbətən sadədir. Proses, emissiya vaxtı qeyd edilməklə, bir işıq şüası yayan işıq mənbəyini əhatə edir. Bu işıq daha sonra hədəfdən əks olunur, qəbuledici tərəfindən tutulur və qəbulun vaxtı qeyd olunur. Bu vaxtlardakı fərq, t kimi qeyd olunur, məsafəni təyin edir (d = işığın sürəti (c) × t / 2).

ToF Sensorlarının növləri

ToF sensorlarının iki əsas növü var: optik və elektromaqnit. Daha çox yayılmış olan optik ToF sensorları məsafənin ölçülməsi üçün adətən infraqırmızı diapazonda olan işıq impulslarından istifadə edir. Bu impulslar sensordan yayılır, obyekti əks etdirir və sensora qayıdır, burada səyahət vaxtı ölçülür və məsafəni hesablamaq üçün istifadə olunur. Bunun əksinə olaraq, elektromaqnit ToF sensorları məsafəni ölçmək üçün radar və ya lidar kimi elektromaqnit dalğalarından istifadə edir. Bənzər bir prinsip üzərində işləyirlər, lakin fərqli bir mühitdən istifadə edirlərməsafənin ölçülməsi.

ToF Sensorlarının Tətbiqləri

ToF sensorları çox yönlüdür və müxtəlif sahələrə inteqrasiya olunub:

Robototexnika:Maneələrin aşkarlanması və naviqasiyası üçün istifadə olunur. Məsələn, Roomba və Boston Dynamics 'Atlas kimi robotlar ətraflarının xəritəsini çəkmək və hərəkətləri planlaşdırmaq üçün ToF dərinlik kameralarından istifadə edirlər.

Təhlükəsizlik Sistemləri:Təcavüzkarları aşkar etmək, həyəcan siqnallarını işə salmaq və ya kamera sistemlərini aktivləşdirmək üçün ümumi hərəkət sensorları.

Avtomobil Sənayesi:Adaptiv kruiz-kontrol və toqquşmaların qarşısının alınması üçün sürücüyə yardım sistemlərinə daxil edilib və yeni avtomobil modellərində getdikcə daha çox yayılır.

Tibb sahəsi: Optik koherens tomoqrafiya (OKT) kimi qeyri-invaziv görüntüləmə və diaqnostikada istifadə olunur, yüksək keyfiyyətli toxuma təsvirləri hazırlanır.

İstehlak elektronikası: Üz tanıma, biometrik autentifikasiya və jest tanıma kimi xüsusiyyətlər üçün smartfonlara, planşetlərə və noutbuklara inteqrasiya olunub.

Dronlar:Naviqasiya, toqquşmaların qarşısını almaq və məxfilik və aviasiya problemlərini həll etmək üçün istifadə olunur

TOF Sistem Memarlığı

Tipik bir TOF sistemi təsvir olunduğu kimi məsafənin ölçülməsinə nail olmaq üçün bir neçə əsas komponentdən ibarətdir:

· Transmitter (Tx):Buraya lazer işıq mənbəyi daxildir, əsasən aVCSEL, lazeri idarə etmək üçün sürücü sxemi ASIC və şüa nəzarəti üçün optik komponentlər, məsələn, kollimasiya edən linzalar və ya difraksiyaedici optik elementlər və filtrlər.
· Qəbuledici (Rx):Bu, qəbuledici tərəfdəki linzalar və filtrlərdən, TOF sistemindən asılı olaraq CIS, SPAD və ya SiPM kimi sensorlardan və qəbuledici çipindən böyük həcmdə məlumatların işlənməsi üçün Şəkil Siqnal Prosessorundan (ISP) ibarətdir.
·Güc İdarəetmə:Stabil idarəVCSEL-lər üçün cərəyan nəzarəti və SPAD-lar üçün yüksək gərginlik çox vacibdir, güclü enerji idarəetməsi tələb olunur.
· Proqram təminatı təbəqəsi:Buraya proqram təminatı, SDK, ƏS və tətbiq təbəqəsi daxildir.

Arxitektura VCSEL-dən yaranan və optik komponentlər tərəfindən dəyişdirilmiş lazer şüasının kosmosda necə keçdiyini, obyektdən əks olunduğunu və qəbulediciyə qayıtdığını nümayiş etdirir. Bu prosesdə vaxt fasiləsinin hesablanması məsafə və ya dərinlik məlumatlarını ortaya qoyur. Bununla belə, bu arxitektura günəş işığından qaynaqlanan səs-küy və ya yansımalardan gələn çox yollu səs-küy kimi səs-küy yollarını əhatə etmir, bunlar seriyada daha sonra müzakirə olunur.

TOF sistemlərinin təsnifatı

TOF sistemləri ilk növbədə məsafə ölçmə üsullarına görə təsnif edilir: hər biri fərqli aparat və alqoritmik yanaşmalara malik birbaşa TOF (dTOF) və dolayı TOF (iTOF). Bu seriyalar onların üstünlükləri, çətinlikləri və sistem parametrlərinin müqayisəli təhlilinə keçməzdən əvvəl ilkin olaraq onların prinsiplərini təsvir edir.

TOF-un sadə görünən prinsipinə - işıq impulsunun yayılmasına və məsafəni hesablamaq üçün onun qayıdışının aşkarlanmasına baxmayaraq - mürəkkəblik geri qayıdan işığı ətraf işığından fərqləndirməkdədir. Bu, yüksək siqnal-səs nisbətinə nail olmaq üçün kifayət qədər parlaq işıq yaymaqla və ətraf mühitə işıq müdaxiləsini minimuma endirmək üçün müvafiq dalğa uzunluqlarını seçməklə həll edilir. Başqa bir yanaşma, buraxılan işığın kodlaşdırılmasıdır ki, geri qayıdarkən onu fərqləndirmək üçün fənər ilə SOS siqnallarına bənzər.

Seriya dTOF və iTOF-u müqayisə etməyə, onların fərqlərini, üstünlüklərini və çətinliklərini ətraflı müzakirə etməyə davam edir və 1D TOF-dan 3D TOF-a qədər təqdim etdikləri məlumatların mürəkkəbliyinə əsasən TOF sistemlərini daha da təsnif edir.

dTOF

Birbaşa TOF birbaşa fotonun uçuş vaxtını ölçür. Onun əsas komponenti olan Tək Foton Uçqun Diodu (SPAD) tək fotonları aşkar etmək üçün kifayət qədər həssasdır. dTOF, müəyyən bir zaman fərqinin ən yüksək tezliyinə əsaslanaraq, ən çox ehtimal olunan məsafəni çıxarmaq üçün histoqram quraraq, fotonların gəliş vaxtını ölçmək üçün Time Correlated Single Photon Counting (TCSPC) istifadə edir.

iTOF

Dolayı TOF adətən davamlı dalğa və ya impuls modulyasiya siqnallarından istifadə edərək, yayılan və qəbul edilən dalğa formaları arasındakı faza fərqi əsasında uçuş vaxtını hesablayır. iTOF zamanla işığın intensivliyini ölçən standart görüntü sensoru arxitekturalarından istifadə edə bilər.

iTOF daha sonra davamlı dalğa modulyasiyasına (CW-iTOF) və nəbz modulyasiyasına (Pulsed-iTOF) bölünür. CW-iTOF buraxılan və qəbul edilən sinusoidal dalğalar arasında faza sürüşməsini ölçür, Pulsed-iTOF isə kvadrat dalğa siqnallarından istifadə edərək faza sürüşməsini hesablayır.

Sonrakı Oxu:

Vikipediya. (nd). Uçuş vaxtı. Buradan alındıhttps://en.wikipedia.org/wiki/Time_of_flight
Sony Semiconductor Solutions Group. (nd). ToF (Uçuş vaxtı) | Şəkil Sensorlarının Ümumi Texnologiyası. Buradan alındıhttps://www.sony-semicon.com/en/technologies/tof
Microsoft. (2021, 4 fevral). Microsoft Time Of Flight (ToF) - Azure Depth Platformasına giriş. Buradan alındıhttps://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft-time-of-flight-tof
ESCATEC. (2023, 2 mart). Uçuş Vaxtı (TOF) Sensorları: Dərin Baxış və Tətbiqlər. Buradan alındıhttps://www.escatec.com/news/time-of-flight-tof-sensors-an-in-depth-overview-and-applications

Veb səhifəsindənhttps://faster-than-light.net/TOFSystem_C1/

müəllif tərəfindən: Chao Guang

İmtina:

Bununla biz bildiririk ki, vebsaytımızda nümayiş olunan bəzi şəkillər təhsili və məlumat mübadiləsini təşviq etmək məqsədi ilə İnternet və Vikipediyadan toplanıb. Biz bütün yaradıcıların əqli mülkiyyət hüquqlarına hörmət edirik. Bu şəkillərin istifadəsi kommersiya məqsədləri üçün nəzərdə tutulmur.

İstifadə olunan hər hansı məzmunun müəllif hüququnuzu pozduğuna inanırsınızsa, lütfən bizimlə əlaqə saxlayın. Biz əqli mülkiyyət qanunları və qaydalarına riayət olunmasını təmin etmək üçün şəkillərin silinməsi və ya müvafiq atributun təmin edilməsi daxil olmaqla, müvafiq tədbirlər görməyə hazırıq. Məqsədimiz məzmun baxımından zəngin, ədalətli və başqalarının əqli mülkiyyət hüquqlarına hörmət edən platforma saxlamaqdır.

Zəhmət olmasa aşağıdakı e-poçt ünvanı ilə bizimlə əlaqə saxlayın:sales@lumispot.cn. Biz hər hansı bildiriş aldıqdan sonra dərhal tədbir görməyə öhdəliyik və bu cür məsələlərin həllində 100% əməkdaşlığa zəmanət veririk.