Жаңылыктар - TOF (Учуу убактысы) системасынын негизги принциби жана колдонулушу

Ыкчам билдирүү үчүн биздин социалдык медиага жазылыңыз

Бул серия окурмандарга учуу убактысы (TOF) системасын терең жана прогрессивдүү түшүнүүгө багытталган. Мазмун TOF тутумдарына толук серепти камтыйт, анын ичинде кыйыр TOF (iTOF) жана түз TOF (dTOF) экөөнүн тең деталдуу түшүндүрмөсү камтылган. Бул бөлүмдөрдө системанын параметрлери, алардын артыкчылыктары жана кемчиликтери, ар кандай алгоритмдер каралат. Макала ошондой эле TOF системаларынын ар кандай компоненттерин, мисалы Vertical Cavity Surface Emitting Lasers (VCSELs), берүү жана кабыл алуу линзалары, CIS, APD, SPAD, SiPM сыяктуу кабыл алуучу сенсорлор жана ASIC сыяктуу драйвер схемаларын изилдейт.

TOFке киришүү (учуу убактысы)

Негизги принциптер

TOF, Учуу убактысы дегенди билдирет, жарыктын чөйрөдө белгилүү бир аралыкты басып өтүү убактысын эсептөө аркылуу аралыкты өлчөө үчүн колдонулган ыкма. Бул принцип биринчи кезекте оптикалык TOF сценарийлеринде колдонулат жана салыштырмалуу жөнөкөй. Процесс жарыктын нурун чыгарган жарык булагын камтыйт, эми эмиссия убактысы жазылган. Андан кийин бул жарык бутага чагылып, кабыл алуучу тарабынан тартылып, кабыл алуу убактысы белгиленет. Бул убакыттардагы айырма t деп белгиленген, аралыкты аныктайт (d = жарыктын ылдамдыгы (c) × t / 2).

ToF сенсорлорунун түрлөрү

ToF сенсорлорунун эки негизги түрү бар: оптикалык жана электромагниттик. Кеңири таралган оптикалык ToF сенсорлору аралыкты өлчөө үчүн, адатта, инфракызыл диапазондо жарык импульстарын колдонушат. Бул импульстар сенсордон чыгарылат, объектти чагылдырат жана сенсорго кайтып келет, ал жерде саякат убактысы ченелет жана аралыкты эсептөө үчүн колдонулат. Ал эми, электромагниттик ToF сенсорлору аралыкты өлчөө үчүн радар же лидар сыяктуу электромагниттик толкундарды колдонушат. Алар окшош принцип боюнча иштешет, бирок башка каражатты колдонушатаралыкты өлчөө.

ToF сенсорлорунун колдонмолору

ToF сенсорлору ар тараптуу жана ар кандай тармактарга интеграцияланган:

Робототехника:Тоскоолдуктарды аныктоо жана навигация үчүн колдонулат. Мисалы, Roomba жана Boston Dynamics'тин Атлас сыяктуу роботтору айланасын картага түшүрүү жана кыймылдарды пландаштыруу үчүн ToF тереңдик камераларын колдонушат.

Коопсуздук системалары:Кирүүчүлөрдү аныктоо, ойготкучтарды баштоо же камера тутумдарын активдештирүү үчүн кеңири таралган кыймыл сенсорлору.

Автоунаа өнөр жайы:Круиздик башкарууну жана кагылышууларды болтурбоо үчүн айдоочуга жардам берүү тутумдарына киргизилип, жаңы унаа моделдеринде барган сайын кеңири жайылууда.

Медициналык талаа: Оптикалык когеренттик томография (OCT) сыяктуу инвазивдүү эмес сүрөттөө жана диагностикада колдонулат, жогорку чечилиштеги кыртыш сүрөттөрүн чыгарат.

Consumer Electronics: Бетти таануу, биометрикалык аутентификация жана жаңсоолорду таануу сыяктуу функциялар үчүн смартфондорго, планшеттерге жана ноутбуктарга интеграцияланган.

Дрондор:Навигация, кагылышууларды болтурбоо жана купуялуулук жана авиация маселелерин чечүү үчүн колдонулат

TOF системасынын архитектурасы

Типтүү TOF системасы сүрөттөлгөн аралыкты өлчөө үчүн бир нече негизги компоненттерден турат:

· Өткөргүч (Tx):Бул лазер жарык булагы, негизинен, камтыйтVCSEL, лазерди айдоо үчүн драйвер схемасы ASIC жана нурларды башкаруу үчүн оптикалык компоненттер, мисалы, коллимациялоочу линзалар же дифракциялык оптикалык элементтер жана чыпкалар.
· Алуучу (Rx):Бул кабыл алуучу жагындагы линзалар жана чыпкалардан, TOF системасына жараша CIS, SPAD же SiPM сыяктуу сенсорлордон жана кабыл алуучу чиптен чоң көлөмдөгү маалыматтарды иштетүү үчүн Image Signal Processor (ISP) дан турат.
·Энергияны башкаруу:Туруктуу башкарууVCSELs үчүн учурдагы башкаруу жана SPADs үчүн жогорку чыңалуу абдан маанилүү, күчтүү кубаттуулукту башкарууну талап кылат.
· Программалык камсыздоо катмары:Буга микропрограмма, SDK, OS жана колдонмо катмары кирет.

Архитектура VCSELден келип чыккан жана оптикалык компоненттер менен өзгөртүлгөн лазер нурунун космосто кантип өтүп, объектти чагылдырып, кабыл алуучуга кайтып келерин көрсөтөт. Бул процессте убакыттын өтүшүн эсептөө аралык же тереңдик маалыматын ачып берет. Бирок, бул архитектура ызы-чуу жолдорун камтыбайт, мисалы, күн нурунан келип чыккан ызы-чуу же чагылуунун көп жолдуу ызы-чуусу, алар кийинчерээк серияда талкууланат.

TOF системаларынын классификациясы

TOF системалары, биринчи кезекте, алардын аралыкты өлчөө ыкмалары боюнча категорияларга бөлүнөт: түз TOF (dTOF) жана кыйыр TOF (iTOF), ар бири өзүнчө аппараттык жана алгоритмдик ыкмаларга ээ. Сериялар адегенде алардын артыкчылыктарын, көйгөйлөрүн жана системанын параметрлерин салыштырып талдоодон мурун алардын принциптерин баяндайт.

TOF жөнөкөй көрүнгөн принцибине карабастан – жарыктын импульсун чыгаруу жана анын аралыкты эсептөө үчүн кайтып келүүсүн аныктоо – татаалдыгы кайтып келген жарыкты чөйрөдөгү жарыктан айырмалоодо. Бул жогорку сигналдын ызы-чуу катышына жетүү үчүн жетиштүү жаркыраган жарык чыгаруу жана айлана-чөйрөнүн жарык интерференциясын азайтуу үчүн тиешелүү толкун узундуктарын тандоо менен чечилет. Дагы бир ыкма - бул жарыкты кайра келгенде айырмалоо үчүн коддоо, фонарик менен SOS сигналдарына окшош.

Серия dTOF менен iTOFды салыштырып, алардын айырмачылыктарын, артыкчылыктарын жана кыйынчылыктарын деталдуу талкуулап, андан ары 1D TOFтен 3D TOFге чейин алар берген маалыматтын татаалдыгына жараша TOF системаларын категорияларга бөлөт.

dTOF

Түз TOF фотондун учуу убактысын түз өлчөйт. Анын негизги компоненти, Single Photon Avalanche Diode (SPAD) жалгыз фотондорду аныктоо үчүн жетиштүү сезимтал. dTOF белгилүү бир убакыт айырмасынын эң жогорку жыштыгынын негизинде эң ыктымалдуу аралыкты чыгаруу үчүн гистограмманы түзүп, фотондордун келүү убактысын өлчөө үчүн Убакыт Корреляцияланган Бир Фотонду Саноону (TCSPC) колдонот.

iTOF

Кыйыр TOF адатта үзгүлтүксүз толкун же импульстук модуляция сигналдарын колдонуу менен чыгарылган жана кабыл алынган толкун формаларынын ортосундагы фазалык айырманын негизинде учуу убактысын эсептейт. iTOF убакыттын өтүшү менен жарыктын интенсивдүүлүгүн өлчөп, стандарттык сүрөт сенсорунун архитектурасын колдоно алат.

iTOF андан ары үзгүлтүксүз толкун модуляциясына (CW-iTOF) жана импульстук модуляцияга (Pulsed-iTOF) бөлүнөт. CW-iTOF чыккан жана кабыл алынган синусоидалык толкундардын ортосундагы фазалык жылышты өлчөйт, ал эми Impulsed-iTOF чарчы толкун сигналдарынын жардамы менен фазалык жылышты эсептейт.

Андан ары окуу:

Wikipedia. (nd). Учуу убактысы. Бул жерден алындыhttps://en.wikipedia.org/wiki/Time_of_flight
Sony Semiconductor Solutions Group. (nd). ToF (Учуу убактысы) | Сүрөт сенсорлорунун жалпы технологиясы. Бул жерден алындыhttps://www.sony-semicon.com/en/technologies/tof
Microsoft. (2021-жыл, 4-февраль). Microsoft Time Of Flight (ToF) менен таанышуу - Azure Depth Platform. Бул жерден алындыhttps://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft-time-of-flight-tof
ESCATEC. (2023-жыл, 2-март). Учуу убактысы (TOF) сенсорлору: терең сереп жана колдонмолор. Бул жерден алындыhttps://www.escatec.com/news/time-of-flight-tof-sensors-an-in-depth-overview-and-applications

Веб баракчасынанhttps://faster-than-light.net/TOFSystem_C1/

автор: Чао Гуанг

Жоопкерчиликтен баш тартуу:

Биз ушуну менен веб-сайтыбызда көрсөтүлгөн сүрөттөрдүн айрымдары билим берүүнү жана маалымат алмашууну жайылтуу максатында Интернеттен жана Википедиядан чогултулганын билдиребиз. Биз бардык жаратуучулардын интеллектуалдык менчик укуктарын сыйлайбыз. Бул сүрөттөрдү колдонуу коммерциялык пайда үчүн арналган эмес.

Эгер колдонулган мазмундун кайсынысы болбосун автордук укугуңузду бузат деп ойлосоңуз, биз менен байланышыңыз. Биз интеллектуалдык менчик мыйзамдарына жана эрежелерине шайкеш келүүнү камсыз кылуу үчүн сүрөттөрдү алып салуу же тийиштүү атрибуцияны көрсөтүү сыяктуу тийиштүү чараларды көрүүгө даярбыз. Биздин максат - мазмунга бай, адилеттүү жана башкалардын интеллектуалдык менчик укуктарын урматтаган платформаны колдоо.

Төмөнкү электрондук почта дареги боюнча биз менен байланышыңыз:sales@lumispot.cn. Биз кандайдыр бир билдирүүнү алгандан кийин дароо чараларды көрүүгө милдеттенебиз жана мындай маселелерди чечүүдө 100% кызматташууга кепилдик беребиз.