Teken in op ons sosiale media vir vinnige plasing
Hierdie reeks het ten doel om lesers 'n diepgaande en progressiewe begrip van die Time of Flight (TOF)-stelsel te bied. Die inhoud dek 'n omvattende oorsig van TOF-stelsels, insluitend gedetailleerde verduidelikings van beide indirekte TOF (iTOF) en direkte TOF (dTOF). Hierdie afdelings delf in stelselparameters, hul voor- en nadele, en verskeie algoritmes. Die artikel ondersoek ook die verskillende komponente van TOF-stelsels, soos Vertikale Holte-oppervlakte-emitterende lasers (VCSEL's), transmissie- en ontvangslense, ontvangsensors soos CIS, APD, SPAD, SiPM, en drywerkringe soos ASIC's.
Inleiding tot TOF (Vlugtyd)
Basiese Beginsels
TOF, wat staan vir Time of Flight, is 'n metode wat gebruik word om afstand te meet deur die tyd te bereken wat dit neem vir lig om 'n sekere afstand in 'n medium af te lê. Hierdie beginsel word hoofsaaklik toegepas in optiese TOF-scenario's en is relatief eenvoudig. Die proses behels dat 'n ligbron 'n ligstraal uitstraal, met die tyd van emissie aangeteken. Hierdie lig weerkaats dan van 'n teiken, word deur 'n ontvanger vasgevang, en die tyd van ontvangs word aangeteken. Die verskil in hierdie tye, aangedui as t, bepaal die afstand (d = spoed van lig (c) × t / 2).
Tipes ToF-sensors
Daar is twee primêre tipes ToF-sensors: opties en elektromagneties. Optiese ToF-sensors, wat meer algemeen is, gebruik ligpulse, tipies in die infrarooi reeks, vir afstandmeting. Hierdie pulse word deur die sensor uitgestraal, weerkaats van 'n voorwerp en keer terug na die sensor, waar die reistyd gemeet en gebruik word om afstand te bereken. In teenstelling hiermee gebruik elektromagnetiese ToF-sensors elektromagnetiese golwe, soos radar of lidar, om afstand te meet. Hulle werk op 'n soortgelyke beginsel, maar gebruik 'n ander medium vir...afstandmeting.
Toepassings van ToF-sensors
ToF-sensors is veelsydig en is in verskeie velde geïntegreer:
Robotika:Gebruik vir obstruksie-opsporing en navigasie. Robotte soos Roomba en Boston Dynamics se Atlas gebruik byvoorbeeld ToF-dieptekameras om hul omgewing te karteer en bewegings te beplan.
Sekuriteitstelsels:Algemeen in bewegingsensors vir die opsporing van indringers, die afgaan van alarms of die aktivering van kamerastelsels.
Motorbedryf:Ingelyf in bestuurdershulpstelsels vir aanpasbare spoedbeheer en botsingsvermyding, en word toenemend algemeen in nuwe voertuigmodelle.
Mediese VeldWord gebruik in nie-indringende beelding en diagnostiek, soos optiese koherensietomografie (OCT), wat hoë-resolusie weefselbeelde produseer.
VerbruikerselektronikaGeïntegreer in slimfone, tablette en skootrekenaars vir funksies soos gesigsherkenning, biometriese verifikasie en gebaarherkenning.
Drones:Gebruik vir navigasie, botsingsvermyding, en om privaatheid en lugvaartkwessies aan te spreek.
TOF-stelselargitektuur
'n Tipiese TOF-stelsel bestaan uit verskeie sleutelkomponente om die afstandmeting soos beskryf te bereik:
· Sender (Tx):Dit sluit 'n laserligbron in, hoofsaaklik 'nVCSEL, 'n drywerkring ASIC om die laser aan te dryf, en optiese komponente vir straalbeheer soos kollimerende lense of diffraktiewe optiese elemente, en filters.
· Ontvanger (Rx):Dit bestaan uit lense en filters aan die ontvangkant, sensors soos CIS, SPAD of SiPM, afhangende van die TOF-stelsel, en 'n beeldseinverwerker (ISP) vir die verwerking van groot hoeveelhede data vanaf die ontvangerskyfie.
·Kragbestuur:Bestuur van stabielestroombeheer vir VCSEL's en hoëspanning vir SPAD's is van kritieke belang, wat robuuste kragbestuur vereis.
· Sagtewarelaag:Dit sluit firmware, SDK, OS en toepassingslaag in.
Die argitektuur demonstreer hoe 'n laserstraal, wat van die VCSEL afkomstig is en deur optiese komponente gemodifiseer word, deur die ruimte beweeg, van 'n voorwerp af weerkaats en na die ontvanger terugkeer. Die tydverloopberekening in hierdie proses onthul afstand- of diepte-inligting. Hierdie argitektuur dek egter nie geraaspaaie soos sonlig-geïnduseerde geraas of veelpadgeraas van refleksies nie, wat later in die reeks bespreek word.
Klassifikasie van TOF-stelsels
TOF-stelsels word hoofsaaklik gekategoriseer volgens hul afstandmetingstegnieke: direkte TOF (dTOF) en indirekte TOF (iTOF), elk met verskillende hardeware- en algoritmiese benaderings. Die reeks skets aanvanklik hul beginsels voordat dit in 'n vergelykende analise van hul voordele, uitdagings en stelselparameters delf.
Ten spyte van die oënskynlik eenvoudige beginsel van TOF – die uitstraal van 'n ligpuls en die opsporing van die terugkeer daarvan om afstand te bereken – lê die kompleksiteit daarin om die terugkerende lig van omgewingslig te onderskei. Dit word aangespreek deur voldoende helder lig uit te straal om 'n hoë sein-tot-ruis-verhouding te bereik en gepaste golflengtes te kies om omgewingslig-interferensie te verminder. Nog 'n benadering is om die uitgestraalde lig te kodeer om dit onderskeibaar te maak met terugkeer, soortgelyk aan SOS-seine met 'n flitslig.
Die reeks vergelyk dTOF en iTOF, bespreek hul verskille, voordele en uitdagings in detail, en kategoriseer TOF-stelsels verder gebaseer op die kompleksiteit van die inligting wat hulle verskaf, wat wissel van 1D TOF tot 3D TOF.
dTOF
Direkte TOF meet direk die foton se vlugtyd. Die sleutelkomponent, die Enkelfoton-lawinediode (SPAD), is sensitief genoeg om enkelfotone op te spoor. dTOF gebruik Tydgekorreleerde Enkelfotontelling (TCSPC) om die tyd van foton-aankomste te meet, en konstrueer 'n histogram om die mees waarskynlike afstand af te lei gebaseer op die hoogste frekwensie van 'n spesifieke tydsverskil.
iTOF
Indirekte TOF bereken vlugtyd gebaseer op die faseverskil tussen uitgestraalde en ontvangde golfvorms, gewoonlik deur gebruik te maak van kontinue golf- of pulsmodulasieseine. iTOF kan standaard beeldsensorargitekture gebruik en ligintensiteit oor tyd meet.
iTOF word verder onderverdeel in kontinue golfmodulasie (CW-iTOF) en pulsmodulasie (Pulsed-iTOF). CW-iTOF meet die faseverskuiwing tussen uitgestraalde en ontvangde sinusgolwe, terwyl Pulsed-iTOF faseverskuiwing bereken met behulp van vierkantige golfseine.
Verdere Leeswerk:
- Wikipedia. (nd). Vlugtyd. Ontsluit vanhttps://en.wikipedia.org/wiki/Vlugtyd
- Sony Semiconductor Solutions Group. (nd). ToF (Time of Flight) | Algemene Tegnologie van Beeldsensors. Ontsluit vanhttps://www.sony-semicon.com/en/technologies/tof
- Microsoft. (4 Februarie 2021). Inleiding tot Microsoft Time Of Flight (ToF) - Azure Depth Platform. Ontsluit vanhttps://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft-time-of-flight-tof
- ESCATEC. (2 Maart 2023). Vlugtyd (TOF) Sensors: 'n Diepgaande Oorsig en Toepassings. Ontsluit vanhttps://www.escatec.com/news/time-of-flight-tof-sensors-an-in-depth-overview-and-applications
Van die webbladhttps://faster-than-light.net/TOFSystem_C1/
deur die outeur: Chao Guang
Vrywaring:
Ons verklaar hiermee dat sommige van die beelde wat op ons webwerf vertoon word, van die internet en Wikipedia versamel is, met die doel om opvoeding en inligtingdeling te bevorder. Ons respekteer die intellektuele eiendomsregte van alle skeppers. Die gebruik van hierdie beelde is nie vir kommersiële gewin bedoel nie.
Indien u glo dat enige van die inhoud wat gebruik word u kopiereg skend, kontak ons asseblief. Ons is meer as bereid om gepaste maatreëls te tref, insluitend die verwydering van beelde of die verskaffing van behoorlike erkenning, om te verseker dat ons aan intellektuele eiendomswette en -regulasies voldoen. Ons doel is om 'n platform te handhaaf wat ryk aan inhoud is, billik is en die intellektuele eiendomsregte van ander respekteer.
Kontak ons asseblief by die volgende e-posadres:sales@lumispot.cnOns verbind ons daartoe om onmiddellik op te tree na ontvangs van enige kennisgewing en waarborg 100% samewerking om enige sulke probleme op te los.
Plasingstyd: 18 Desember 2023