Abonnearje op ús sosjale media foar prompt post
Dizze searje is fan doel de lêzers in djipgeand en foarútstribjend begryp te jaan fan it Time of Flight (TOF) systeem. De ynhâld beslacht in wiidweidich oersjoch fan TOF-systemen, ynklusyf detaillearre ferklearrings fan sawol yndirekte TOF (iTOF) as direkte TOF (dTOF). Dizze seksjes ferdjipje yn systeemparameters, har foardielen 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, ûntfangende sensoren lykas CIS, APD, SPAD, SiPM, en bestjoerderskringen lykas ASIC's.
Yntroduksje ta TOF (Time of Flight)
Basisprinsipes
TOF, stiet foar Time of Flight, is in metoade dy't brûkt wurdt om ôfstân te mjitten troch it berekkenjen fan de tiid dy't it duorret foar ljocht om in bepaalde ôfstân yn in medium te reizgjen. Dit prinsipe wurdt primêr tapast yn optyske TOF-senario's en is relatyf ienfâldich. It proses omfettet in ljochtboarne dy't in ljochtstraal útstjit, mei de tiid fan útstjit opnommen. Dit ljocht reflektearret dan fan in doel, wurdt finzen nommen troch in ûntfanger, en de tiid fan ûntfangst wurdt notearre. It ferskil yn dizze tiden, oantsjut as t, bepaalt de ôfstân (d = snelheid fan ljocht (c) × t / 2).
Soarten ToF Sensors
D'r binne twa primêre soarten ToF-sensoren: optyske en elektromagnetyske. Optyske ToF-sensors, dy't faker binne, brûke ljochtpulsen, typysk yn it ynfraread berik, foar ôfstânmjitting. Dizze pulsen wurde útstjoerd fan 'e sensor, reflektearje in objekt, en geane werom nei de sensor, wêr't de reistiid wurdt mjitten en brûkt om ôfstân te berekkenjen. Yn tsjinstelling, elektromagnetyske ToF-sensors brûke elektromagnetyske weagen, lykas radar of lidar, om ôfstân te mjitten. Se wurkje op in ferlykber prinsipe, mar brûke in oar medium foarôfstân mjitting.
Applikaasjes fan ToF Sensors
ToF-sensoren binne alsidich en binne yntegreare yn ferskate fjilden:
Robotyk:Wurdt brûkt foar obstakeldeteksje en navigaasje. Robots lykas Roomba en Boston Dynamics 'Atlas brûke bygelyks ToF-djiptekamera's om har omjouwing yn kaart te bringen en bewegingen te plannen.
Feiligens Systems:Mienskiplik yn bewegingssensors foar it opspoaren fan ynbrekkers, it triggerjen fan alaarms, of it aktivearjen fan kamerasystemen.
Automotive Yndustry:Opnaam yn bestjoerder-assistsystemen foar adaptive cruise control en botsingsferwidering, wurde hieltyd mear foarkommen yn nije automodellen.
Medysk fjild: Wurket yn net-invasive imaging en diagnoaze, lykas optyske gearhing tomography (OCT), produsearje hege-resolúsje weefsel bylden.
Consumer Electronics: Yntegreare yn smartphones, tablets en laptops foar funksjes lykas gesichtsherkenning, biometryske autentikaasje, en gebearerkenning.
Drones:Brûkt foar navigaasje, foarkommen fan botsingen, en foar it oanpakken fan privacy- en loftfeartsoarch
TOF System Architecture
In typysk TOF-systeem bestiet út ferskate wichtige komponinten om de ôfstânsmjitting te berikken lykas beskreaun:
· Sender (Tx):Dit omfettet in laser ljocht boarne, benammen inVCSEL, in bestjoerder circuit ASIC te riden de laser, en optyske komponinten foar beam kontrôle lykas kollimating linzen of diffractive optyske eleminten, en filters.
· Untfanger (Rx):Dit bestiet út linzen en filters oan it ûntfangende ein, sensors lykas CIS, SPAD, of SiPM ôfhinklik fan it TOF systeem, en in Image Signal Processor (ISP) foar it ferwurkjen fan grutte hoemannichten gegevens fan de ûntfanger chip.
·Power Management:Behear fan stabylhjoeddeistige kontrôle foar VCSELs en hege spanning foar SPADs is krúsjaal, easkjen robúst macht behear.
· Software Layer:Dit omfettet firmware, SDK, OS, en applikaasjelaach.
De arsjitektuer toant hoe't in laserstraal, ûntstien út 'e VCSEL en feroare troch optyske komponinten, troch romte reizget, in objekt reflektearret en weromkomt nei de ûntfanger. De tiidferfalsberekkening yn dit proses lit ynformaasje oer ôfstân of djipte sjen. Dizze arsjitektuer omfettet lykwols gjin lûdspaden, lykas sinneljocht-induzearre lûd of mearpadslûd fan refleksjes, dy't letter yn 'e searje besprutsen wurde.
Klassifikaasje fan TOF Systems
TOF-systemen wurde primêr kategorisearre troch har ôfstânmjittingstechniken: direkte TOF (dTOF) en yndirekte TOF (iTOF), elk mei ûnderskate hardware en algoritmyske oanpak. De searje sketst ynearsten har prinsipes foardat se ferdjipje yn in ferlykjende analyse fan har foardielen, útdagings en systeemparameters.
Nettsjinsteande it skynber ienfâldige prinsipe fan TOF - it útstjitten fan in ljochtpuls en it detectearjen fan syn weromkommen om ôfstân te berekkenjen - leit de kompleksiteit yn it ûnderskieden fan it weromkommend ljocht fan it omjouwingsljocht. Dit wurdt oanpakt troch it útstjitten fan genôch helder ljocht om in hege sinjaal-oan-lûd-ferhâlding te berikken en passende golflingten te selektearjen om ynterferinsje fan miljeuljocht te minimalisearjen. In oare oanpak is om it útstjoerde ljocht te kodearjen om it by weromkomst te ûnderskieden, fergelykber mei SOS-sinjalen mei in zaklamp.
De searje giet oer om dTOF en iTOF te fergelykjen, besprekt har ferskillen, foardielen en útdagings yn detail, en kategorisearret TOF-systemen fierder op basis fan de kompleksiteit fan ynformaasje dy't se leverje, fariearjend fan 1D TOF oant 3D TOF.
dTOF
Direkte TOF mjit direkt de flechttiid fan 'e foton. It wichtichste komponint, de Single Photon Avalanche Diode (SPAD), is gefoelich genôch om inkele fotonen te detektearjen. dTOF brûkt Time Correlated Single Photon Counting (TCSPC) om de tiid fan oankomst fan fotonen te mjitten, in histogram te konstruearjen om de meast wierskynlike ôfstân ôf te lieden basearre op de heechste frekwinsje fan in bepaald tiidferskil.
iTOF
Yndirekte TOF berekkent flechttiid basearre op it fazeferskil tusken útstjoerde en ûntfongen golffoarmen, gewoanlik mei gebrûk fan trochgeande golf- of pulsmodulaasjesignalen. iTOF kin gebrûk meitsje fan standert ôfbylding sensor arsjitektuer, mjitten ljocht yntinsiteit oer tiid.
iTOF wurdt fierder ûnderferdield yn trochgeande golfmodulaasje (CW-iTOF) en pulsmodulaasje (Pulsed-iTOF). CW-iTOF mjit de fazeferskowing tusken útstjoerde en ûntfongen sinusoïdale weagen, wylst Pulsed-iTOF fazeferskowing berekkenet mei fjouwerkantegolfsignalen.
Fierdere lêzing:
- Wikipedia. (nd). Tiid fan flecht. Untfongen fanhttps://en.wikipedia.org/wiki/Time_of_flight
- Sony Semiconductor Solutions Group. (nd). ToF (Tiid fan flecht) | Mienskiplike technology fan byldsensors. Untfongen fanhttps://www.sony-semicon.com/en/technologies/tof
- Microsoft. (2021, 4 febrewaris). Yntroduksje ta Microsoft Time Of Flight (ToF) - Azure Depth Platform. Untfongen fanhttps://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft-time-of-flight-tof
- ESCATEC. (2023, 2 maart). Time of Flight (TOF) Sensors: In yngeande oersjoch en applikaasjes. Untfongen 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 skriuwer: Chao Guang
Disclaimer:
Wy ferklearje hjirby dat guon fan 'e bylden werjûn op ús webside binne sammele fan it ynternet en Wikipedia, mei as doel ûnderwiis en it dielen fan ynformaasje te befoarderjen. Wy respektearje de yntellektuele eigendomsrjochten fan alle skeppers. It brûken fan dizze ôfbyldings is net bedoeld foar kommersjeel gewin.
As jo leauwe dat ien fan 'e brûkte ynhâld jo auteursrjocht skeint, nim dan kontakt mei ús op. Wy binne mear dan ree om passende maatregels te nimmen, ynklusyf it fuortheljen fan ôfbyldings of it leverjen fan goede attribúsje, om te garandearjen neilibjen fan wetten en regeljouwing foar yntellektueel eigendom. Us doel is om in platfoarm te behâlden dat ryk is oan ynhâld, earlik en respektearret de yntellektuele eigendomsrjochten fan oaren.
Nim dan kontakt mei ús op op it folgjende e-mailadres:sales@lumispot.cn. Wy ferplichtsje ús om direkte aksje te nimmen by it ûntfangen fan in notifikaasje en garandearje 100% gearwurking by it oplossen fan sokke problemen.
Post tiid: Dec-18-2023