Abonnearje op ús sosjale media foar rappe berjochten
Dizze searje hat as doel lêzers in yngeand en foarútstribjend begryp te jaan fan it Time of Flight (TOF)-systeem. De ynhâld beslacht in wiidweidich oersjoch fan TOF-systemen, ynklusyf detaillearre útlis fan sawol yndirekte TOF (iTOF) as direkte TOF (dTOF). Dizze seksjes dûke yn op systeemparameters, har foar- en neidielen, en ferskate algoritmen. It artikel ûndersiket ek de ferskate komponinten fan TOF-systemen, lykas Vertical Cavity Surface Emitting Lasers (VCSEL's), transmissie- en ûntfangstlenzen, ûntfangstsensors lykas CIS, APD, SPAD, SiPM, en stjoerprogramma's lykas ASIC's.
Ynlieding ta TOF (Flechttiid)
Basisprinsipes
TOF, stiet foar Time of Flight, is in metoade dy't brûkt wurdt om ôfstân te mjitten troch de tiid te berekkenjen dy't ljocht nedich hat om in bepaalde ôfstân yn in medium ôf te lizzen. Dit prinsipe wurdt benammen tapast yn optyske TOF-senario's en is relatyf ienfâldich. It proses omfettet in ljochtboarne dy't in ljochtstriel útstjit, wêrby't de tiid fan útstjit registrearre wurdt. Dit ljocht reflektearret dan fan in doelwyt, wurdt fongen troch in ûntfanger, en de tiid fan ûntfangst wurdt notearre. It ferskil yn dizze tiden, oantsjutten as t, bepaalt de ôfstân (d = ljochtsnelheid (c) × t / 2).
Soarten ToF-sensoren
Der binne twa primêre soarten ToF-sensoren: optyske en elektromagnetyske. Optyske ToF-sensoren, dy't faker foarkomme, brûke ljochtpulsen, typysk yn it ynfrareade berik, foar ôfstânsmjitting. Dizze pulsen wurde útstjoerd troch de sensor, reflektearje fan in objekt, en geane werom nei de sensor, dêr't de reistiid metten wurdt en brûkt wurdt om ôfstân te berekkenjen. Yn tsjinstelling, elektromagnetyske ToF-sensoren brûke elektromagnetyske weagen, lykas radar of lidar, om ôfstân te mjitten. Se wurkje op in ferlykber prinsipe, mar brûke in oar medium foar...ôfstânsmjitting.
Tapassingen fan ToF-sensoren
ToF-sensoren binne alsidich en binne yntegrearre yn ferskate fjilden:
Robotyka:Brûkt foar obstakeldeteksje en navigaasje. Bygelyks, robots lykas Roomba en de Atlas fan Boston Dynamics brûke ToF-djiptekamera's om har omjouwing yn kaart te bringen en bewegingen te plannen.
Feiligenssystemen:Gewoan yn bewegingssensors foar it detektearjen fan yndringers, it triggerjen fan alarmen of it aktivearjen fan kamerasystemen.
Auto-yndustry:Ynboud yn bestjoerdersassistinsjesystemen foar adaptive cruise control en botsingsfoarkoming, en wurdt hieltyd faker foarkommend yn nije automodellen.
Medysk fjildBrûkt yn net-invasive ôfbylding en diagnostyk, lykas optyske koherinsjetomografy (OCT), en produseart weefselôfbyldings mei hege resolúsje.
Konsuminte-elektroanikaYntegreare yn smartphones, tablets en laptops foar funksjes lykas gesichtsherkenning, biometryske autentikaasje en gebearherkenning.
Drones:Brûkt foar navigaasje, it foarkommen fan botsingen, en foar it oanpakken fan privacy- en loftfeartproblemen
TOF Systeemarsjitektuer
In typysk TOF-systeem bestiet út ferskate wichtige komponinten om de ôfstânsmjitting te berikken lykas beskreaun:
· Stjoerder (Tx):Dit omfettet in laserljochtboarne, benammen inVCSEL, in ASIC-stjoersirkwy om de laser oan te driuwen, en optyske komponinten foar strielkontrôle lykas kollimearjende lenzen of diffraktive optyske eleminten, en filters.
· Untfanger (Rx):Dit bestiet út lenzen en filters oan 'e ûntfangende ein, sensoren lykas CIS, SPAD of SiPM ôfhinklik fan it TOF-systeem, en in ôfbyldingssignaalprosessor (ISP) foar it ferwurkjen fan grutte hoemannichten gegevens fan 'e ûntfangerchip.
·Enerzjybehear:Stâl behearestroomkontrôle foar VCSEL's en hege spanning foar SPAD's is krúsjaal, wêrtroch robúst enerzjybehear fereasket.
· Softwarelaach:Dit omfettet firmware, SDK, OS en applikaasjelaach.
De arsjitektuer demonstrearret hoe't in laserstriel, dy't ûntstiet út 'e VCSEL en oanpast wurdt troch optyske komponinten, troch de romte reizget, fan in objekt reflektearret en weromkomt nei de ûntfanger. De tiidsferrinberekkening yn dit proses ûntbleatet ôfstân- of djipte-ynformaasje. Dizze arsjitektuer dekt lykwols gjin rûspaden, lykas sinneljocht-induzearre rûs of mearpadsrûs fan refleksjes, dy't letter yn 'e searje besprutsen wurde.
Klassifikaasje fan TOF-systemen
TOF-systemen wurde primêr kategorisearre op basis fan har ôfstânmjittingstechniken: direkte TOF (dTOF) en yndirekte TOF (iTOF), elk mei ûnderskate hardware- en algoritmyske oanpakken. De searje sketst earst har prinsipes foardat se djip yngeane op in ferlykjende analyze fan har foardielen, útdagings en systeemparameters.
Nettsjinsteande it skynber ienfâldige prinsipe fan TOF - it útstjoeren fan in ljochtpuls en it detektearjen fan syn weromkomst om de ôfstân te berekkenjen - leit de kompleksiteit yn it ûnderskieden fan it weromkommende ljocht fan it omjouwingsljocht. Dit wurdt oanpakt troch genôch helder ljocht út te stjoeren om in hege sinjaal-rûsferhâlding te berikken en passende golflingten te selektearjen om ynterferinsje fan miljeuljocht te minimalisearjen. In oare oanpak is it kodearjen fan it útstjoerde ljocht om it te ûnderskieden by weromkomst, fergelykber mei SOS-sinjalen mei in zaklamp.
De searje giet troch mei it fergelykjen fan dTOF en iTOF, wêrby't har ferskillen, foardielen en útdagings yn detail besprutsen wurde, en TOF-systemen fierder kategorisearre wurde op basis fan 'e kompleksiteit fan ynformaasje dy't se leverje, fariearjend fan 1D TOF oant 3D TOF.
dTOF
Direkte TOF mjit direkt de flechttiid fan it foton. Syn kaaikomponint, de Single Photon Avalanche Diode (SPAD), is gefoelich genôch om ienkele fotonen te detektearjen. dTOF brûkt Time Correlated Single Photon Counting (TCSPC) om de tiid fan fotonoankomsten te mjitten, en konstruearret in histogram om de meast wierskynlike ôfstân ôf te lieden op basis fan de heechste frekwinsje fan in bepaald tiidsferskil.
iTOF
Yndirekte TOF berekkent flechttiid op basis fan it fazeferskil tusken útstjoerde en ûntfongen golffoarmen, meastentiids mei gebrûk fan trochgeande golf- of pulsmodulaasjesignalen. iTOF kin standert ôfbyldingssensorarsjitektueren brûke, wêrby't de ljochtintensiteit oer tiid mjitten wurdt.
iTOF wurdt fierder ûnderferdield yn trochgeande weachmodulaasje (CW-iTOF) en pulsmodulaasje (Pulsed-iTOF). CW-iTOF mjit de fazeferskowing tusken útstjoerde en ûntfongen sinusfoarmige weagen, wylst Pulsed-iTOF de fazeferskowing berekkent mei help fan fjouwerkante weachsinjalen.
Fierder lêze:
- Wikipedia. (nd). Flechttiid. Ophelle fanhttps://fy.wikipedia.org/wiki/Flechttiid
- Sony Semiconductor Solutions Group. (nd). ToF (Time of Flight) | Mienskiplike technology fan ôfbyldingssensors. Ophelle fanhttps://www.sony-semicon.com/en/technologies/tof
- Microsoft. (4 febrewaris 2021). Ynlieding ta Microsoft Time Of Flight (ToF) - Azure Depth Platform. Ophelle fanhttps://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft-time-of-flight-tof
- ESCATEC. (2 maart 2023). Time of Flight (TOF) Sensoren: In Djipgeand Oersjoch en Tapassingen. Ophelle fanhttps://www.escatec.com/news/time-of-flight-tof-sensors-an-in-depth-overview-and-applications
Fan 'e websidehttps://faster-than-light.net/TOFSystem_C1/
troch de auteur: Chao Guang
Disclaimer:
Wy ferklearje hjirmei dat guon fan 'e ôfbyldings dy't op ús webside werjûn wurde, sammele binne fan it ynternet en Wikipedia, mei it doel om ûnderwiis en ynformaasje-útwikseling te befoarderjen. Wy respektearje de yntellektuele eigendomsrjochten fan alle makkers. It gebrûk fan dizze ôfbyldings is net bedoeld foar kommersjeel gewin.
As jo tinke dat ien fan 'e brûkte ynhâld jo auteursrjocht skeint, nim dan kontakt mei ús op. Wy binne mear as ree om passende maatregels te nimmen, ynklusyf it fuortheljen fan ôfbyldings of it jaan fan juste nammefermelding, om te soargjen foar neilibjen fan wetten en regeljouwing oer yntellektueel eigendom. Us doel is om in platfoarm te ûnderhâlden dat ryk is oan ynhâld, earlik is en de yntellektuele eigendomsrjochten fan oaren respektearret.
Nim dan kontakt mei ús op fia it folgjende e-mailadres:sales@lumispot.cnWy sette ús yn om direkt aksje te nimmen nei ûntfangst fan in melding en garandearje 100% gearwurking by it oplossen fan sokke problemen.
Pleatsingstiid: 18 desimber 2023