Xəbərlər - TOF (Uçuş Zamanı) Sisteminin Əsas Prinsipi və Tətbiqi

Tez paylaşım üçün sosial media hesablarımıza abunə olun

Bu seriya oxuculara Uçuş Zamanı (TOF) sistemi haqqında dərin və mütərəqqi bir anlayış təqdim etməyi hədəfləyir. Məzmun, həm dolayı TOF (iTOF), həm də birbaşa TOF (dTOF) haqqında ətraflı izahatlar daxil olmaqla, TOF sistemlərinə dair hərtərəfli bir baxışı əhatə edir. Bu bölmələr sistem parametrlərini, onların üstünlüklərini və çatışmazlıqlarını, eləcə də müxtəlif alqoritmləri araşdırır. Məqalədə həmçinin TOF sistemlərinin müxtəlif komponentləri, məsələn, Şaquli Boşluq Səthi Yayan Lazerlər (VCSEL), ötürmə və qəbul linzaları, CIS, APD, SPAD, SiPM kimi qəbuledici sensorlar və ASIC kimi sürücü dövrələri araşdırılır.

TOF-a giriş (Uçuş vaxtı)

Əsas Prinsiplər

TOF, Uçuş Zamanı mənasını verən, işığın müəyyən bir məsafəni qət etməsi üçün lazım olan vaxtı hesablayaraq məsafəni ölçmək üçün istifadə edilən bir üsuldur. Bu prinsip əsasən optik TOF ssenarilərində tətbiq olunur və nisbətən sadədir. Proses, şüalanma vaxtı qeyd olunan bir işıq şüası yayan bir işıq mənbəyini əhatə edir. Daha sonra bu işıq hədəfdən əks olunur, qəbuledici tərəfindən tutulur və qəbul vaxtı qeyd olunur. Bu vaxtlar arasındakı fərq, t ilə işarələnir, məsafəni müəyyən edir (d = işığın sürəti (c) × t / 2).

ToF Sensorlarının Növləri

ToF sensorlarının iki əsas növü var: optik və elektromaqnit. Daha çox yayılmış optik ToF sensorları məsafəni ölçmək üçün adətən infraqırmızı diapazonda olan işıq impulslarından istifadə edir. Bu impulslar sensordan yayılır, obyektdən əks olunur və sensora qayıdır, burada səyahət müddəti 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. Onlar oxşar prinsip üzərində işləyirlər, lakin fərqli bir mühitdən istifadə edirlər.məsafə ölçmə.

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-in Atlas kimi robotları ətraf mühitin xəritəsini çəkmək və hərəkətləri planlaşdırmaq üçün ToF dərinlik kameralarından istifadə edirlər.

Təhlükəsizlik Sistemləri:Hərəkət sensorlarında daxil olanları aşkar etmək, siqnalizasiyaları işə salmaq və ya kamera sistemlərini aktivləşdirmək üçün geniş yayılmışdır.

Avtomobil Sənayesi:Adaptiv kruiz-kontrol və toqquşmanın qarşısının alınması üçün sürücüyə köməkçi sistemlərə daxil edilmiş və yeni avtomobil modellərində getdikcə daha çox yayılmışdır.

Tibb sahəsiYüksək qətnaməli toxuma görüntüləri istehsal edən optik koherens tomoqrafiyası (OKT) kimi qeyri-invaziv görüntüləmə və diaqnostikada istifadə olunur.

İstehlakçı ElektronikasıÜz tanıma, biometrik identifikasiya və jest tanıma kimi xüsusiyyətlər üçün smartfonlara, planşetlərə və noutbuklara inteqrasiya olunub.

Dronlar:Naviqasiya, toqquşmanın qarşısının alınması və məxfilik və aviasiya ilə bağlı narahatlıqların həllində istifadə olunur

TOF Sistem Memarlığı

Tipik bir TOF sistemi, təsvir edildiyi kimi məsafə ölçməsini həyata keçirmək üçün bir neçə əsas komponentdən ibarətdir:

· Ötürücü (Tx):Buraya əsasən lazer işıq mənbəyi daxildirVCSEL, lazeri idarə etmək üçün ASIC sürücü dövrəsi və kollimasiya edən linzalar və ya difraksiyalı optik elementlər və filtrlər kimi şüa idarəetməsi üçün optik komponentlər.
· Qəbuledici (Rx):Buraya qəbuledici tərəfdəki linzalar və filtrlər, TOF sistemindən asılı olaraq CIS, SPAD və ya SiPM kimi sensorlar və qəbuledici çipindən böyük miqdarda məlumatları emal etmək üçün Təsvir Siqnalı Prosessoru (ISP) daxildir.
·Enerji İdarəetməsi:Sabit idarəetməVCSEL-lər üçün cərəyan nəzarəti və SPAD-lar üçün yüksək gərginlik vacibdir və güclü enerji idarəetməsi tələb edir.
· Proqram Təminatı:Buraya proqram təminatı, SDK, ƏS və tətbiq təbəqəsi daxildir.

Arxitektura, VCSEL-dən qaynaqlanan və optik komponentlər tərəfindən dəyişdirilən lazer şüasının kosmosda necə hərəkət etdiyini, bir obyektdən əks olunduğunu və qəbulediciyə necə qayıtdığını nümayiş etdirir. Bu prosesdə zaman fasiləsi hesablanması məsafə və ya dərinlik məlumatlarını ortaya qoyur. Lakin, bu arxitektura, seriyanın sonrakı hissələrində müzakirə ediləcək günəş işığından qaynaqlanan səs-küy və ya əks olunmalardan yaranan çoxyollu səs-küy kimi səs-küy yollarını əhatə etmir.

TOF Sistemlərinin Təsnifatı

TOF sistemləri əsasən məsafə ölçmə üsullarına görə təsnif edilir: birbaşa TOF (dTOF) və dolayı TOF (iTOF), hər biri fərqli aparat və alqoritmik yanaşmalara malikdir. Seriya əvvəlcə onların prinsiplərini izah edir və sonra üstünlüklərinin, çətinliklərinin və sistem parametrlərinin müqayisəli təhlilini aparır.

TOF-un sadə görünən prinsipinə - işıq impulsu yaymaq və məsafəni hesablamaq üçün onun geri qayıtmasını aşkarlamaq - baxmayaraq ki, mürəkkəblik qayıdan işığı ətraf mühit işığından fərqləndirməkdədir. Bu, yüksək siqnal-səs-küy nisbətinə nail olmaq üçün kifayət qədər parlaq işıq yaymaqla və ətraf mühit işığının müdaxiləsini minimuma endirmək üçün müvafiq dalğa uzunluqlarını seçməklə həll edilir. Başqa bir yanaşma, fənərlə SOS siqnallarına bənzər şəkildə, yayılan işığı geri qayıtdıqda fərqləndirmək üçün kodlaşdırmaqdır.

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

dTOF

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

iTOF

Dolayı TOF, uçuş müddətini, ümumiyyətlə davamlı dalğa və ya impuls modulyasiya siqnallarından istifadə edərək, yayılan və qəbul edilən dalğa formaları arasındakı faza fərqinə əsasən hesablayır. iTOF, zamanla işığın intensivliyini ölçmək üçün standart görüntü sensoru arxitekturalarından istifadə edə bilər.

iTOF öz növbəsində davamlı dalğa modulyasiyasına (CW-iTOF) və impuls modulyasiyasına (Pulsed-iTOF) bölünür. CW-iTOF yayılan və qəbul edilən sinusoidal dalğalar arasındakı faza dəyişməsini ölçür, Pulsed-iTOF isə kvadrat dalğa siqnallarından istifadə edərək faza dəyişməsini hesablayır.

Əlavə Oxu:

Vikipediya. (nd). Uçuş vaxtı. Buradan götürülübhttps://en.wikipedia.org/wiki/Time_of_flight
Sony Semiconductor Solutions Group. (nd). ToF (Uçuş Zamanı) | Təsvir Sensorlarının Ümumi Texnologiyası. Mənbə:https://www.sony-semicon.com/en/technologies/tof
Microsoft. (2021, 4 Fevral). Microsoft Time Of Flight (ToF) ilə tanışlıq - Azure Depth Platform. Mənbə:https://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft-time-of-flight-tof
ESCATEC. (2023, 2 mart). Uçuş Zamanı (TOF) Sensorları: Ətraflı Baxış və Tətbiqlər. Mənbə:https://www.escatec.com/news/time-of-flight-tof-sensors-an-in-depth-overview-and-applications

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

müəllif tərəfindən: Chao Guang

İmtina:

Bununla bəyan edirik ki, veb saytımızda nümayiş olunan bəzi şəkillər təhsil və məlumat mübadiləsini təşviq etmək məqsədilə İnternetdən və Vikipediyadan toplanıb. Biz bütün yaradıcıların əqli mülkiyyət hüquqlarına hörmətlə yanaşırıq. Bu şəkillərin istifadəsi kommersiya məqsədləri üçün nəzərdə tutulmayıb.

İstifadə olunan məzmunun hər hansı birinin müəllif hüquqlarınızı pozduğuna inanırsınızsa, zəhmət olmasa, bizimlə əlaqə saxlayın. Əqli mülkiyyət qanunlarına və qaydalarına uyğunluğu təmin etmək üçün şəkilləri silmək və ya müvafiq atributlar vermək də daxil olmaqla, müvafiq tədbirlər görməyə hazırıq. Məqsədimiz zəngin məzmunlu, ədalətli və başqalarının əqli mülkiyyət hüquqlarına hörmət edən bir platforma qorumaqdır.

Zəhmət olmasa, aşağıdakı elektron poçt ünvanı vasitəsilə bizimlə əlaqə saxlayın:sales@lumispot.cnHər hansı bir bildiriş aldıqdan sonra dərhal tədbir görməyi öhdəmizə götürürük və bu cür problemlərin həllində 100% əməkdaşlığa zəmanət veririk.