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

Тез арада жарыялоо үчүн биздин социалдык медиага жазылыңыз

Бул серия окурмандарга Учуу убактысы (TOF) системасын терең жана прогрессивдүү түрдө түшүнүүгө мүмкүнчүлүк берүүнү максат кылат. Мазмуну TOF системаларына кеңири сереп салат, анын ичинде кыйыр TOF (iTOF) жана түз TOF (dTOF) жөнүндө кеңири түшүндүрмөлөр камтылган. Бул бөлүмдөр системанын параметрлерин, алардын артыкчылыктарын жана кемчиликтерин, ошондой эле ар кандай алгоритмдерди изилдейт. Макалада ошондой эле TOF системаларынын ар кандай компоненттери, мисалы, вертикалдык көңдөй беттик нур чыгаруучу лазерлер (VCSEL), өткөрүү жана кабыл алуу линзалары, CIS, APD, SPAD, SiPM сыяктуу кабыл алуучу сенсорлор жана ASIC сыяктуу драйвер схемалары каралат.

TOF (Учуу убактысы) менен таанышуу

Негизги принциптер

TOF, "учуу убактысы" дегенди билдирет, бул жарыктын чөйрөдө белгилүү бир аралыкты басып өтүү убактысын эсептөө менен аралыкты өлчөө үчүн колдонулган ыкма. Бул принцип негизинен оптикалык TOF сценарийлеринде колдонулат жана салыштырмалуу жөнөкөй. Бул процесс жарык булагынын нур чачуусун камтыйт, анын нурлануу убактысы жазылат. Андан кийин бул жарык бутадан чагылып, кабыл алгыч тарабынан кармалып, кабыл алуу убактысы белгиленет. Бул убакыттардын айырмасы, t деп белгиленип, аралыкты аныктайт (d = жарыктын ылдамдыгы (c) × t / 2).

ToF сенсорлорунун түрлөрү

ToF сенсорлорунун эки негизги түрү бар: оптикалык жана электромагниттик. Көбүрөөк таралган оптикалык ToF сенсорлору аралыкты өлчөө үчүн, адатта, инфракызыл диапазондогу жарык импульстарын колдонушат. Бул импульстар сенсордон чыгарылып, объекттен чагылып, сенсорго кайтып келет, ал жерде саякат убактысы өлчөнөт 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 чөйрөнү колдонушат.аралыкты өлчөө.

ToF сенсорлорунун колдонулушу

ToF сенсорлору ар тараптуу жана ар кандай тармактарга интеграцияланган:

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

Коопсуздук системалары:Баскынчыларды аныктоо, сигнализацияларды иштетүү же камера системаларын иштетүү үчүн кыймыл сенсорлорунда кеңири таралган.

Автоунаа өнөр жайы:Адаптивдүү круиздик башкаруу жана кагылышуудан качуу үчүн айдоочуга жардам берүүчү системаларга киргизилген жана жаңы унаа моделдеринде барган сайын кеңири таралууда.

Медициналык тармакИнвазивдүү эмес сүрөткө тартуу жана диагностикада, мисалы, оптикалык когеренттүү томографияда (ОКТ) колдонулат, бул жогорку чечилиштеги ткандардын сүрөттөрүн түзөт.

Керектөөчү электроникаБетти таануу, биометрикалык аутентификация жана жаңсоолорду таануу сыяктуу функциялар үчүн смартфондорго, планшеттерге жана ноутбуктарга интеграцияланган.

Дрондор:Навигация, кагылышуулардын алдын алуу жана купуялуулук жана авиация маселелерин чечүү үчүн колдонулат

TOF системасынын архитектурасы

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

· Өткөргүч (Tx):Буга негизинен лазердик жарык булагын камтыйтVCSEL, лазерди башкаруу үчүн ASIC драйвер схемасы жана коллимациялоочу линзалар же дифракциялык оптикалык элементтер сыяктуу нурду башкаруу үчүн оптикалык компоненттер жана чыпкалар.
· Кабыл алгыч (Rx):Бул кабыл алуучу тараптагы линзалардан жана чыпкалардан, TOF системасына жараша CIS, SPAD же SiPM сыяктуу сенсорлордон жана кабыл алуучу чиптен көп көлөмдөгү маалыматтарды иштетүү үчүн сүрөт сигналын иштетүүчүдөн (ISP) турат.
·Кубатты башкаруу:Атканадагыларды башкарууVCSELдер үчүн токту жана SPADдар үчүн жогорку чыңалуудагы башкаруу өтө маанилүү, бул күчтүү кубаттуулукту башкарууну талап кылат.
· Программалык катмар:Буга микропрограмма, SDK, ОС жана тиркеме катмары кирет.

Бул архитектура VCSELден келип чыккан жана оптикалык компоненттер тарабынан өзгөртүлгөн лазер нурунун мейкиндик аркылуу кантип өтүп, объекттен чагылып, кабыл алгычка кантип кайтып келерин көрсөтөт. Бул процесстеги убакыт аралыгын эсептөө аралык же тереңдик жөнүндө маалыматты ачып берет. Бирок, бул архитектура сериянын кийинчерээк талкуулана турган күн нурунан пайда болгон ызы-чуу же чагылышуулардан келип чыккан көп жолдуу ызы-чуу сыяктуу ызы-чуу жолдорун камтыбайт.

TOF системаларынын классификациясы

TOF системалары, негизинен, аралыкты өлчөө ыкмалары боюнча категорияларга бөлүнөт: түз TOF (dTOF) жана кыйыр TOF (iTOF), ар бири өзүнчө аппараттык жана алгоритмдик ыкмаларга ээ. Серияда алгач алардын принциптери баяндалат, андан кийин алардын артыкчылыктарын, кыйынчылыктарын жана системанын параметрлерин салыштырмалуу талдоо жүргүзүлөт.

TOFтун жөнөкөй принцибине карабастан – жарык импульсун чыгаруу жана анын кайтып келишин аныктоо аралыкты эсептөө – карабастан, татаалдык кайтып келген жарыкты айлана-чөйрөдөгү жарыктан айырмалоодо жатат. Бул жогорку сигнал-ызы-чуу катышына жетүү үчүн жетиштүү жарык чыгаруу жана айлана-чөйрөдөгү жарыктын тоскоолдуктарын минималдаштыруу үчүн тиешелүү толкун узундуктарын тандоо аркылуу чечилет. Дагы бир ыкма – жарыкты кайтып келгенде айырмалоо үчүн коддоо, бул фонарь менен SOS сигналдарына окшош.

Серия dTOF жана iTOFту салыштыруудан өтүп, алардын айырмачылыктарын, артыкчылыктарын жана кыйынчылыктарын кеңири талкуулайт жана TOF системаларын алар берген маалыматтын татаалдыгына жараша 1D TOFдон 3D TOFго чейин категорияларга бөлөт.

dTOF

Түз TOF фотондун учуу убактысын түздөн-түз өлчөйт. Анын негизги компоненти, бир фотондук көчкү диоду (SPAD), бир фотондорду аныктоого жетиштүү сезгич. dTOF фотондордун келүү убактысын өлчөө үчүн убакыт менен корреляцияланган бир фотондук эсептөөнү (TCSPC) колдонот, белгилүү бир убакыт айырмасынын эң жогорку жыштыгына негизделген эң ыктымалдуу аралыкты аныктоо үчүн гистограмма түзөт.

iTOF

Кыйыр TOF учуу убактысын чыгарылган жана кабыл алынган толкун формаларынын ортосундагы фаза айырмасына негиздеп эсептейт, адатта үзгүлтүксүз толкун же импульстук модуляция сигналдарын колдонот. iTOF убакыттын өтүшү менен жарыктын интенсивдүүлүгүн өлчөө үчүн стандарттуу сүрөт сенсорунун архитектураларын колдоно алат.

iTOF андан ары үзгүлтүксүз толкун модуляциясы (CW-iTOF) жана импульстук модуляция (Pulsed-iTOF) болуп бөлүнөт. CW-iTOF чыгарылган жана кабыл алынган синусоидалык толкундардын ортосундагы фазалык жылышууну өлчөйт, ал эми Pulsed-iTOF квадраттык толкун сигналдарын колдонуу менен фазалык жылышууну 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, 4-февраль). Microsoft Time Of Flight (ToF) менен таанышуу - Azure Depth Platform. Бул жерден алынды.https://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft-time-of-flight-tof
ESCATEC. (2023, 2-март). Учуу убактысы (TOF) сенсорлору: терең сереп жана колдонулуштары. Бул жерден алынды.https://www.escatec.com/news/time-of-flight-tof-sensors-an-in-depth-overview-and-applications

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

автору: Чао Гуан

Эскертүү:

Биз ушуну менен веб-сайтыбызда көрсөтүлгөн сүрөттөрдүн айрымдары билим берүүнү жана маалымат алмашууну жайылтуу максатында Интернеттен жана Wikipediaдан чогултулганын билдиребиз. Биз бардык жаратуучулардын интеллектуалдык менчик укуктарын сыйлайбыз. Бул сүрөттөрдү коммерциялык максатта колдонуу максат кылынбайт.

Эгерде сиз колдонулган мазмундун кайсынысы болбосун сиздин автордук укукту бузуп жатат деп эсептесеңиз, биз менен байланышыңыз. Биз интеллектуалдык менчик мыйзамдарына жана жоболоруна ылайык келүүнү камсыз кылуу үчүн сүрөттөрдү алып салуу же тийиштүү атрибуцияны көрсөтүү сыяктуу тиешелүү чараларды көрүүгө даярбыз. Биздин максатыбыз - мазмунга бай, адилеттүү жана башкалардын интеллектуалдык менчик укуктарын сыйлаган платформаны сактоо.

Сураныч, биз менен төмөнкү электрондук почта дареги аркылуу байланышыңыз:sales@lumispot.cnБиз ар кандай билдирүү алгандан кийин дароо чара көрүүгө милдеттенебиз жана мындай маселелерди чечүүдө 100% кызматташууга кепилдик беребиз.