Hızlı gönderi için sosyal medyamıza abone olun
Bu seri, okuyuculara uçuş zamanı (TOF) sisteminin derinlemesine ve ilerici bir anlayışını sağlamayı amaçlamaktadır. İçerik, hem dolaylı TOF (ITOF) hem de Direct TOF (DTOF) 'nın ayrıntılı açıklamaları dahil olmak üzere TOF sistemlerine kapsamlı bir genel bakış kapsamaktadır. Bu bölümler sistem parametrelerine, avantajlarına ve dezavantajlarına ve çeşitli algoritmalara girer. Makale ayrıca TOF sistemlerinin dikey boşluk yüzeyi yayan lazerler (VCSELS), şanzıman ve resepsiyon lensleri, CIS, APD, SPAD, SIPM ve ASICS gibi sürücü devreleri gibi sensörleri alan farklı bileşenlerini araştırıyor.
TOF'a Giriş (Uçuş Zamanı)
Temel İlkeler
Uçuş süresi için ayakta duran TOF, ışığın bir ortamda belirli bir mesafe kat etmesi için gereken süreyi hesaplayarak mesafeyi ölçmek için kullanılan bir yöntemdir. Bu prensip öncelikle optik TOF senaryolarında uygulanır ve nispeten basittir. İşlem, emisyon süresi kaydedilen bir ışık demeti yayan bir ışık kaynağı içerir. Bu ışık daha sonra bir hedefi yansıtır, bir alıcı tarafından yakalanır ve alım zamanı not edilir. T olarak belirtilen bu zamanlardaki fark mesafeyi belirler (d = ışık hızı (c) × t / 2).
TOF sensörleri türleri
İki temel TOF sensörü vardır: optik ve elektromanyetik. Daha yaygın olan optik TOF sensörleri, mesafe ölçümü için tipik olarak kızılötesi aralıkta ışık darbelerini kullanır. Bu darbeler sensörden yayılır, bir nesneyi yansıtır ve seyahat süresinin ölçüldüğü ve mesafeyi hesaplamak için kullanıldığı sensöre geri döner. Buna karşılık, elektromanyetik TOF sensörleri, mesafeyi ölçmek için radar veya lidar gibi elektromanyetik dalgalar kullanır. Benzer bir prensipte çalışırlar, ancakmesafe ölçümü.
TOF sensörlerinin uygulamaları
TOF sensörleri çok yönlüdür ve çeşitli alanlara entegre edilmiştir:
Robotik:Engel algılama ve navigasyon için kullanılır. Örneğin, Roomba ve Boston Dynamics 'Atlas gibi robotlar, çevrelerini haritalamak ve planlama hareketlerini haritalamak için derinlik kameraları kullanıyor.
Güvenlik sistemleri:Davetsiz misafirleri tespit etmek, alarmları tetiklemek veya kamera sistemlerini etkinleştirmek için hareket sensörlerinde yaygındır.
Otomotiv endüstrisi:Uyarlanabilir hız kontrolü ve çarpışmadan kaçınma için sürücü yardımcı sistemlerine dahil edilmiştir ve yeni araç modellerinde giderek daha yaygın hale gelir.
Tıp alanı: Yüksek çözünürlüklü doku görüntüleri üreten optik koherens tomografisi (OCT) gibi invaziv olmayan görüntüleme ve teşhislerde kullanılır.
Tüketici Elektroniği: Yüz tanıma, biyometrik kimlik doğrulama ve jest tanıma gibi özellikler için akıllı telefonlara, tabletlere ve dizüstü bilgisayarlara entegre.
Dronlar:Navigasyon, çarpışmadan kaçınma ve gizlilik ve havacılık endişelerinin ele alınmasında kullanılan
TOF Sistem Mimarisi
Tipik bir TOF sistemi, açıklandığı gibi mesafe ölçümünü elde etmek için birkaç temel bileşenden oluşur:
· Verici (TX):Bu, bir lazer ışık kaynağı içerir, esas olarak birVCSEL, Lazeri sürmek için bir sürücü devresi ASIC ve koltize lensler veya kırılgan optik elemanlar ve filtreler gibi kiriş kontrolü için optik bileşenler.
· Alıcı (RX):Bu, alıcı uçtaki lensler ve filtreler, TOF sistemine bağlı olarak CIS, SPAD veya SIPM gibi sensörlerden ve alıcı çipinden büyük miktarda veri işlemek için bir görüntü sinyal işlemcisi (ISS) oluşur.
·Güç Yönetimi:Kararlı YönetmeVCSELS için akım kontrol ve SPAD'ler için yüksek voltaj çok önemlidir ve sağlam güç yönetimi gerektirir.
· Yazılım Katmanı:Buna ürün yazılımı, SDK, işletim sistemi ve uygulama katmanı dahildir.
Mimari, VCSEL'den kaynaklanan ve optik bileşenler tarafından değiştirilen bir lazer ışınının, uzaydan geçtiğini, bir nesneyi yansıttığını ve alıcıya geri döndüğünü gösterir. Bu işlemdeki zaman atlama hesaplaması mesafe veya derinlik bilgilerini ortaya çıkarır. Bununla birlikte, bu mimari, güneş ışığına bağlı gürültü veya serinin ilerleyen saatlerinde tartışılan yansımalardan çok yollu gürültü gibi gürültü yollarını kapsamaz.
TOF sistemlerinin sınıflandırılması
TOF sistemleri öncelikle mesafe ölçüm teknikleri ile kategorize edilir: her biri farklı donanım ve algoritmik yaklaşımlara sahip doğrudan TOF (DTOF) ve dolaylı TOF (ITOF). Dizi başlangıçta avantajları, zorlukları ve sistem parametrelerinin karşılaştırmalı bir analizine girmeden önce ilkelerini özetlemektedir.
TOF'un görünüşte basit prensibine rağmen - bir ışık nabzı yaymak ve mesafeyi hesaplamak için dönüşünü tespit etmek - karmaşıklık, dönen ışığı ortam ışığından ayırmada yatmaktadır. Bu, yüksek sinyal-gürültü oranı elde etmek ve çevresel ışık parazitini en aza indirmek için uygun dalga boylarının seçilmesi için yeterince parlak ışık yayılarak ele alınır. Başka bir yaklaşım, bir el feneri ile SOS sinyallerine benzer şekilde, getirilen ışığı geri dönüşte ayırt edilebilir hale getirmek için kodlamaktır.
Seri, farklılıklarını, avantajlarını ve zorluklarını ayrıntılı olarak tartışarak DTOF ve ITOF'u karşılaştırmaya devam ediyor ve TOF sistemlerini 1D TOF ile 3D TOF arasında değişen bilgilerin karmaşıklığına göre kategorize ediyor.
dtof
Doğrudan TOF, fotonun uçuş süresini doğrudan ölçer. Anahtar bileşeni olan tek foton çığ diyotu (SPAD), tek fotonları tespit edecek kadar hassastır. DTOF, foton varışlarının süresini ölçmek için zaman korelasyonlu tek foton sayımı (TCSPC) kullanır ve belirli bir zaman farkının en yüksek frekansına göre en olası mesafeyi çıkarmak için bir histogram oluşturur.
itopa etmek
Dolaylı TOF, yaygın olarak sürekli dalga veya nabız modülasyon sinyalleri kullanılarak yayılan ve alınan dalga formları arasındaki faz farkına göre uçuş süresini hesaplar. ITOF, zaman içinde ışık yoğunluğunu ölçerek standart görüntü sensörü mimarilerini kullanabilir.
ITOF ayrıca sürekli dalga modülasyonu (CW-ITOF) ve darbe modülasyonuna (darbeli-ITOF) bölünür. CW-ITOF, yayılan ve alınan sinüzoidal dalgalar arasındaki faz kaymasını ölçerken, darbeli-Itof kare dalga sinyalleri kullanarak faz kaymasını hesaplar.
Daha fazla okuma:
- Wikipedia. (nd). Uçuş zamanı. Ertelendihttps://en.wikipedia.org/wiki/time_of_flight
- Sony Semiconductor Solutions Group. (nd). TOF (uçuş zamanı) | Görüntü sensörlerinin ortak teknolojisi. Ertelendihttps://www.sony-semicon.com/en/technologies/tof
- Microsoft. (2021, 4 Şubat). Microsoft Uçuş Zamanı (TOF) - Azure Derinlik Platformu'na giriş. Ertelendihttps://devbloglar
- Escatec. (2023, 2 Mart). Uçuş zamanı (TOF) sensörleri: derinlemesine bir bakış ve uygulamalar. Ertelendihttps://www.escatec.com/news/time-of-flight-tof-sensors-an-in-pth-uthiew-and-pplications
Web sayfasındanhttps://faster-than-light.net/tofsystem_c1/
Yazar tarafından: Chao Guang
Feragatname:
Bu vesileyle, web sitemizde görüntülenen bazı görüntülerin eğitim ve bilgi paylaşımını teşvik etmek amacıyla İnternet ve Wikipedia'dan toplandığını beyan ediyoruz. Tüm yaratıcıların fikri mülkiyet haklarına saygı duyuyoruz. Bu görüntülerin kullanımı ticari kazanç için tasarlanmamıştır.
Kullanılan içeriklerden herhangi birinin telif hakkınızı ihlal ettiğine inanıyorsanız, lütfen bizimle iletişime geçin. Fikri mülkiyet yasalarına ve düzenlemelerine uygunluğu sağlamak için görüntülerin kaldırılması veya uygun ilişkilendirme sağlamak da dahil olmak üzere uygun önlemleri almaya istekli olduğumuzdan daha fazlası. Amacımız, içerik açısından zengin, adil ve başkalarının fikri mülkiyet haklarına saygı duyan bir platformu korumaktır.
Lütfen aşağıdaki e -posta adresinden bize ulaşın:sales@lumispot.cn. Herhangi bir bildirim aldıktan ve bu tür sorunların çözülmesinde% 100 işbirliğini garanti ettikten sonra derhal harekete geçmeyi taahhüt ediyoruz.
Gönderme Zamanı: Aralık-18-2023