Novaĵoj - Baza principo kaj apliko de TOF (Tempo de Flugo) Sistemo

Abonu Nian Socian Reton Por Rapida Afiŝo

Ĉi tiu serio celas provizi al legantoj profundan kaj progreseman komprenon pri la sistemo Tempo de Flugo (TOF). La enhavo kovras ampleksan superrigardon de TOF-sistemoj, inkluzive de detalaj klarigoj pri kaj nerekta TOF (iTOF) kaj rekta TOF (dTOF). Ĉi tiuj sekcioj profunde esploras sistemajn parametrojn, iliajn avantaĝojn kaj malavantaĝojn, kaj diversajn algoritmojn. La artikolo ankaŭ esploras la malsamajn komponantojn de TOF-sistemoj, kiel ekzemple Vertikalaj Kavaĵaj Surfacaj Elsendantaj Laseroj (VCSELoj), dissendaj kaj ricevaj lensoj, ricevaj sensiloj kiel CIS, APD, SPAD, SiPM, kaj pelilaj cirkvitoj kiel ASIC-oj.

Enkonduko al TOF (Tempo de Flugo)

Bazaj Principoj

TOF, signifante Tempo de Flugo, estas metodo uzata por mezuri distancon kalkulante la tempon necesan por ke lumo vojaĝu certan distancon en medio. Ĉi tiu principo estas ĉefe aplikata en optikaj TOF-scenaroj kaj estas relative simpla. La procezo implikas lumfonton elsendantan lumfaskon, kun la tempo de emisio registrita. Ĉi tiu lumo tiam reflektiĝas de celo, estas kaptita de ricevilo, kaj la tempo de ricevo estas notata. La diferenco en ĉi tiuj tempoj, indikita kiel t, determinas la distancon (d = lumrapideco (c) × t / 2).

Tipoj de ToF-Sensiloj

Ekzistas du ĉefaj tipoj de ToF-sensiloj: optikaj kaj elektromagnetaj. Optikaj ToF-sensiloj, kiuj estas pli oftaj, uzas lumpulsojn, tipe en la infraruĝa gamo, por distancmezurado. Ĉi tiuj pulsoj estas elsenditaj de la sensilo, reflektiĝas de objekto, kaj revenas al la sensilo, kie la vojaĝtempo estas mezurata kaj uzata por kalkuli distancon. Kontraste, elektromagnetaj ToF-sensiloj uzas elektromagnetajn ondojn, kiel radaron aŭ lidaron, por mezuri distancon. Ili funkcias laŭ simila principo sed uzas malsaman medion por...mezurado de distanco.

Aplikoj de ToF-Sensiloj

ToF-sensiloj estas multflankaj kaj estis integritaj en diversajn kampojn:

Robotiko:Uzata por detekto de obstakloj kaj navigado. Ekzemple, robotoj kiel Roomba kaj Atlas de Boston Dynamics uzas ToF-profundajn fotilojn por mapi sian ĉirkaŭaĵon kaj plani movojn.

Sekursistemoj:Ofta en moviĝsensiloj por detekti entrudiĝintojn, ekigi alarmojn aŭ aktivigi fotilsistemojn.

Aŭtomobila industrio:Integrigita en ŝofor-asistaj sistemoj por adapta rapidecregulilo kaj kolizievitado, fariĝante pli kaj pli ofta en novaj veturilmodeloj.

Medicina KampoUtiligita en ne-invazia bildigo kaj diagnozo, kiel ekzemple optika kohereca tomografio (OCT), produktante alt-rezoluciajn histajn bildojn.

KonsumelektronikoIntegrita en inteligentajn telefonojn, tabulkomputilojn kaj tekokomputilojn por funkcioj kiel vizaĝrekono, biometria aŭtentikigo kaj gestrekono.

Virabeloj:Uzata por navigado, evitado de kolizioj, kaj por trakti zorgojn pri privateco kaj aviado

TOF-Sistemarkitekturo

Tipa TOF-sistemo konsistas el pluraj ŝlosilaj komponantoj por atingi la distancmezuradon kiel priskribite:

· Sendilo (Tx):Tio inkluzivas laseran lumfonton, ĉefeVCSEL, pelilcirkvito ASIC por funkciigi la laseron, kaj optikaj komponantoj por radiokontrolo kiel ekzemple kolimataj lensoj aŭ difraktaj optikaj elementoj, kaj filtriloj.
· Ricevilo (Rx):Ĉi tio konsistas el lensoj kaj filtriloj ĉe la ricevanta fino, sensiloj kiel CIS, SPAD, aŭ SiPM depende de la TOF-sistemo, kaj Bildsignalprocesoro (ISP) por prilabori grandajn kvantojn da datumoj de la ricevila peceto.
·Potenca Administrado:Administrante stabilankurenta kontrolo por VCSELoj kaj alta tensio por SPADoj estas decida, postulante fortikan potencadministradon.
· Programara Tavolo:Tio inkluzivas firmvaron, SDK-on, operaciumon kaj aplikaĵtavolon.

La arkitekturo montras kiel lasera radio, originanta de la VCSEL kaj modifita per optikaj komponantoj, vojaĝas tra la spaco, reflektiĝas de objekto, kaj revenas al la ricevilo. La kalkulo de tempointervalo en ĉi tiu procezo rivelas informojn pri distanco aŭ profundo. Tamen, ĉi tiu arkitekturo ne kovras bruovojojn, kiel ekzemple sunlum-induktita bruo aŭ plurvoja bruo de reflektoj, kiuj estas diskutitaj poste en la serio.

Klasifiko de TOF-Sistemoj

TOF-sistemoj estas ĉefe kategoriigitaj laŭ siaj distancmezuraj teknikoj: rekta TOF (dTOF) kaj nerekta TOF (iTOF), ĉiu kun apartaj aparataraj kaj algoritmaj aliroj. La serio komence skizas iliajn principojn antaŭ ol plonĝi en komparan analizon de iliaj avantaĝoj, defioj kaj sistemaj parametroj.

Malgraŭ la ŝajne simpla principo de TOF — elsendi lumpulson kaj detekti ĝian revenon por kalkuli distancon — la komplekseco kuŝas en diferencigi la revenantan lumon de ĉirkaŭa lumo. Ĉi tio estas solvita per elsendo de sufiĉe hela lumo por atingi altan signalo-bruo-rilatumon kaj elektado de taŭgaj ondolongoj por minimumigi median luminterferon. Alia aliro estas ĉifri la elsenditan lumon por igi ĝin distingebla ĉe reveno, simile al SOS-signaloj per torĉlampo.

La serio daŭrigas komparadon de dTOF kaj iTOF, detale diskutante iliajn diferencojn, avantaĝojn kaj defiojn, kaj plue kategoriigas TOF-sistemojn laŭ la komplekseco de informoj, kiujn ili provizas, de 1D TOF ĝis 3D TOF.

dTOF

Rekta TOF rekte mezuras la flugtempon de la fotono. Ĝia ŝlosila komponanto, la Unuopa Fotona Lavanga Diodo (SPAD), estas sufiĉe sentema por detekti unuopajn fotonojn. dTOF uzas Tempokorelaciitan Unuopan Fotonan Kalkuladon (TCSPC) por mezuri la tempon de fotonaj alvenoj, konstruante histogramon por dedukti la plej verŝajnan distancon bazitan sur la plej alta frekvenco de specifa tempodiferenco.

iTOF

Nerekta TOF kalkulas flugtempon surbaze de la fazdiferenco inter elsenditaj kaj ricevitaj ondformoj, kutime uzante kontinuajn ondojn aŭ pulsajn moduladajn signalojn. iTOF povas uzi normajn bildsensilajn arkitekturojn, mezurante lumintensecon laŭlonge de la tempo.

iTOF estas plue subdividita en kontinuan ondmoduladon (CW-iTOF) kaj pulsan moduladon (Pulsed-iTOF). CW-iTOF mezuras la fazŝovon inter elsenditaj kaj ricevitaj sinusoidaj ondoj, dum Pulsed-iTOF kalkulas fazŝovon uzante kvadratajn ondsignalojn.

Plia legaĵo:

Vikipedio. (nd). Flugtempo. Prenita dehttps://eo.wikipedia.org/wiki/Tempo_de_flugo
Sony Semiconductor Solutions Group. (nd). ToF (Tempo de Flugo) | Komuna Teknologio de Bildsensiloj. Prenita dehttps://www.sony-semicon.com/en/technologies/tof
Mikrosofto. (2021, 4-a de februaro). Enkonduko al Microsoft Time Of Flight (ToF) - Azure Depth Platform. Prenita dehttps://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft-time-of-flight-tof
ESCATEC. (2023, 2-a de marto). Sensiloj pri Flugtempo (TOF): Profunda Superrigardo kaj Aplikoj. Prenita dehttps://www.escatec.com/news/time-of-flight-tof-sensors-an-in-depth-overview-and-applications

De la retpaĝohttps://faster-than-light.net/TOFSystem_C1/

de la aŭtoro: Chao Guang

Averto:

Ni ĉi-pere deklaras, ke iuj el la bildoj montrataj en nia retejo estas kolektitaj el la Interreto kaj Vikipedio, celante antaŭenigi edukadon kaj informdividon. Ni respektas la intelektajn proprietrajtojn de ĉiuj kreintoj. La uzo de ĉi tiuj bildoj ne estas destinita por komerca profito.

Se vi kredas, ke iu ajn el la uzita enhavo malobservas viajn kopirajtojn, bonvolu kontakti nin. Ni pretas fari taŭgajn paŝojn, inkluzive de forigo de bildoj aŭ ĝusta atribuo, por certigi konformecon al leĝoj kaj regularoj pri intelekta proprieto. Nia celo estas konservi platformon riĉan je enhavo, justan kaj respektan la rajtojn de intelekta proprieto de aliaj.

Bonvolu kontakti nin ĉe la sekva retpoŝtadreso:sales@lumispot.cnNi kompromitas nin tuj agi post ricevo de iu ajn sciigo kaj garantias 100% kunlaboron por solvi tiajn problemojn.