Hızlı Gönderi İçin Sosyal Medyamıza Abone Olun
Bu seri, okuyuculara Uçuş Süresi (TOF) sistemi hakkında derinlemesine ve ilerici bir anlayış sağlamayı amaçlamaktadır. İçerik, hem dolaylı TOF (iTOF) hem de doğrudan TOF (dTOF) hakkında ayrıntılı açıklamalar da dahil olmak üzere TOF sistemlerine ilişkin kapsamlı bir genel bakışı kapsamaktadır. Bu bölümler sistem parametrelerini, avantajlarını ve dezavantajlarını ve çeşitli algoritmaları ele almaktadır. Makale ayrıca Dikey Boşluk Yüzeyi Yayan Lazerler (VCSEL'ler), iletim ve alım lensleri, CIS, APD, SPAD, SiPM gibi alıcı sensörler ve ASIC'ler gibi sürücü devreleri gibi TOF sistemlerinin farklı bileşenlerini de incelemektedir.
TOF(Uçuş Süresi)'ne Giriş
Temel İlkeler
Uçuş Süresi anlamına gelen TOF, ışığın bir ortamda belirli bir mesafeyi kat etmesinin aldığı süreyi hesaplayarak mesafeyi ölçmek için kullanılan bir yöntemdir. Bu ilke öncelikle optik TOF senaryolarında uygulanır ve nispeten basittir. İşlem, bir ışık kaynağının bir ışık demeti yaymasını ve yayılma süresinin kaydedilmesini içerir. Daha sonra bu ışık bir hedeften yansır, bir alıcı tarafından yakalanır ve alım süresi not edilir. t olarak gösterilen bu zamanlardaki fark, mesafeyi belirler (d = ışık hızı (c) × t / 2).
ToF Sensörlerinin Türleri
İki temel ToF sensörü türü vardır: optik ve elektromanyetik. Daha yaygın olan optik ToF sensörleri, mesafe ölçümü için genellikle kızılötesi aralıkta ışık darbeleri kullanır. Bu darbeler sensörden yayılır, bir nesneden yansır ve sensöre geri döner, burada seyahat süresi ölçülür ve mesafeyi hesaplamak için kullanılır. Buna karşılık, elektromanyetik ToF sensörleri mesafeyi ölçmek için radar veya lidar gibi elektromanyetik dalgalar kullanır. Benzer bir prensiple çalışırlar ancak farklı bir ortam kullanırlarmesafe 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'in Atlas gibi robotları çevrelerini haritalamak ve hareketleri planlamak için ToF derinlik kameraları kullanır.
Güvenlik Sistemleri:Hareket halindeyken izinsiz girişleri tespit etmek, alarmları tetiklemek veya kamera sistemlerini etkinleştirmek için kullanılan yaygın sensörler.
Otomotiv Sanayi:Yeni araç modellerinde giderek daha yaygın hale gelen, adaptif hız sabitleme ve çarpışma önleme için sürücü destek sistemlerine entegre edilmiştir.
Tıbbi Alan: Optik koherens tomografi (OCT) gibi invaziv olmayan görüntüleme ve teşhislerde kullanılır ve yüksek çözünürlüklü doku görüntüleri üretir.
Tüketici Elektroniği: Yüz tanıma, biyometrik kimlik doğrulama ve hareket tanıma gibi özellikler için akıllı telefonlara, tabletlere ve dizüstü bilgisayarlara entegre edilmiştir.
İnsansız hava araçları:Navigasyon, çarpışma önleme ve gizlilik ve havacılık endişelerini gidermek için kullanılır
TOF Sistem Mimarisi
Tipik bir TOF sistemi, açıklandığı gibi mesafe ölçümünü elde etmek için birkaç temel bileşenden oluşur:
· Verici (Tx):Bu, esas olarak bir lazer ışık kaynağı içerirVSSEL, lazeri sürmek için bir sürücü devresi ASIC ve ışın kontrolü için kolimatör mercekler veya kırınımlı optik elemanlar ve filtreler gibi optik bileşenler.
· Alıcı (Rx):Bu, alıcı uçta lensler ve filtreler, TOF sistemine bağlı olarak CIS, SPAD veya SiPM gibi sensörler ve alıcı çipten gelen büyük miktardaki verileri işleyen bir Görüntü Sinyal İşlemcisi'nden (ISP) oluşur.
·Güç Yönetimi:Yönetim istikrarlıVCSEL'ler için akım kontrolü, SPAD'ler için ise yüksek voltaj kontrolü kritik öneme sahiptir ve sağlam bir güç yönetimi gerektirir.
· Yazılım Katmanı:Bunlara donanım yazılımı, SDK, işletim sistemi ve uygulama katmanı dahildir.
Mimari, VCSEL'den kaynaklanan ve optik bileşenlerle modifiye edilen bir lazer ışınının uzayda nasıl hareket ettiğini, bir nesneden nasıl yansıdığını ve alıcıya nasıl geri döndüğünü gösterir. Bu süreçteki zaman atlamalı hesaplama, mesafe veya derinlik bilgilerini ortaya çıkarır. Ancak bu mimari, serinin ilerleyen kısımlarında ele alınan güneş ışığı kaynaklı gürültü veya yansımalardan kaynaklanan çok yollu gürültü gibi gürültü yollarını kapsamaz.
TOF Sistemlerinin Sınıflandırılması
TOF sistemleri öncelikle mesafe ölçüm tekniklerine göre kategorize edilir: doğrudan TOF (dTOF) ve dolaylı TOF (iTOF), her biri farklı donanım ve algoritmik yaklaşımlara sahiptir. Seri, avantajlarının, zorluklarının ve sistem parametrelerinin karşılaştırmalı analizine dalmadan önce ilk olarak prensiplerini ana hatlarıyla belirtir.
TOF'un görünüşte basit ilkesine rağmen - bir ışık darbesi yaymak ve mesafeyi hesaplamak için dönüşünü tespit etmek - karmaşıklık, geri dönen ışığı ortam ışığından ayırt etmekte yatar. Bu, yüksek bir sinyal-gürültü oranı elde etmek için yeterince parlak ışık yaymak ve çevresel ışık girişimini en aza indirmek için uygun dalga boylarını seçmekle ele alınır. Başka bir yaklaşım, geri dönüşte ayırt edilebilir hale getirmek için yayılan ışığı kodlamaktır, tıpkı bir el feneriyle SOS sinyallerine benzer şekilde.
Dizi, dTOF ve iTOF'u karşılaştırarak aralarındaki farkları, avantajları ve zorlukları detaylı bir şekilde ele alıyor ve TOF sistemlerini sağladıkları bilginin karmaşıklığına göre 1D TOF'tan 3D TOF'a kadar kategorilere ayırıyor.
dTOF
Doğrudan TOF, fotonun uçuş süresini doğrudan ölçer. Ana bileşeni olan Tek Foton Çığ Diyotu (SPAD), tek fotonları tespit edecek kadar hassastır. dTOF, foton varışlarının zamanını ölçmek için Zamanla İlişkili Tek Foton Sayımı'nı (TCSPC) kullanır ve belirli bir zaman farkının en yüksek frekansına dayanarak en olası mesafeyi çıkarmak için bir histogram oluşturur.
iTOF
Dolaylı TOF, yayılan ve alınan dalga formları arasındaki faz farkına göre uçuş süresini hesaplar ve genellikle sürekli dalga veya darbe modülasyon sinyallerini kullanır. iTOF, ışık yoğunluğunu zaman içinde ölçerek standart görüntü sensörü mimarilerini kullanabilir.
iTOF, sürekli dalga modülasyonu (CW-iTOF) ve darbe modülasyonu (Pulsed-iTOF) olmak üzere iki alt bölüme ayrılır. CW-iTOF, yayılan ve alınan sinüzoidal dalgalar arasındaki faz kaymasını ölçerken, Pulsed-iTOF, kare dalga sinyallerini kullanarak faz kaymasını hesaplar.
Daha Fazla Okuma:
- Vikipedi. (nd). Uçuş zamanı. Buradan alındıhttps://tr.wikipedia.org/wiki/Uçuş_Süresi
- Sony Yarıiletken Çözümleri Grubu. (nd). ToF (Uçuş Süresi) | Görüntü Sensörlerinin Ortak Teknolojisi. Buradan alındıhttps://www.sony-semicon.com/en/technologies/tof
- Microsoft. (2021, 4 Şubat). Microsoft Uçuş Süresine (ToF) Giriş - Azure Derinlik Platformu. Alındığı yerhttps://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft-time-of-flight-tof
- ESCATEC. (2023, 2 Mart). Uçuş Süresi (TOF) Sensörleri: Ayrıntılı Bir Genel Bakış ve Uygulamalar. Buradan alındıhttps://www.escatec.com/news/time-of-flight-to-sensors-an-in-depth-overview-and-applications
Web sayfasındanhttps://hızlı-hızlı.net/TOFSystem_C1/
Yazar: Chao Guang
Uyarı:
Web sitemizde görüntülenen bazı görsellerin, eğitim ve bilgi paylaşımını teşvik etme amacıyla İnternet ve Wikipedia'dan toplandığını beyan ederiz. Tüm yaratıcıların fikri mülkiyet haklarına saygı duyuyoruz. Bu görsellerin kullanımı ticari kazanç için tasarlanmamıştır.
Kullanılan içeriklerden herhangi birinin telif hakkınızı ihlal ettiğine inanıyorsanız lütfen bizimle iletişime geçin. Fikri mülkiyet yasaları ve yönetmeliklerine uyumu sağlamak için görselleri kaldırmak veya uygun atıf sağlamak gibi uygun önlemleri almaya fazlasıyla hazırız. Amacımız, içerik açısından zengin, adil ve başkalarının fikri mülkiyet haklarına saygılı bir platform sürdürmektir.
Lütfen aşağıdaki e-posta adresinden bizimle iletişime geçin:sales@lumispot.cnHerhangi bir bildirim aldığımızda derhal harekete geçmeyi taahhüt ediyoruz ve bu tür sorunların çözümünde %100 işbirliği yapmayı garanti ediyoruz.
Yayınlanma zamanı: 18-Aralık-2023