Habarlar - TOF (Uçuş wagty) ulgamynyň esasy prinsipi we ulanylyşy

Tiz habar üçin sosial mediamyza abuna ýazylyň

Bu seriýanyň maksady okyjylara Uçuş Wagty (TOF) ulgamynyň çuňňur we yzygiderli düşünilmegini üpjün etmekdir. Mazmun TOF ulgamlarynyň giňişleýin synyny, şol sanda gytaklaýyn TOF (iTOF) we göni TOF (dTOF)-nyň jikme-jik düşündirişlerini öz içine alýar. Bu bölümlerde ulgamyň parametrleri, olaryň artykmaçlyklary we kemçilikleri, şeýle hem dürli algoritmler jikme-jik beýan edilýär. Makalada şeýle hem TOF ulgamlarynyň dürli bölekleri, mysal üçin, Dik Çüýşli Ýüzli Şöhlelendiriji Lazerler (VCSEL), geçirijilik we kabul ediji linzalar, CIS, APD, SPAD, SiPM ýaly kabul ediji datçikler we ASIC ýaly sürüji zynjyrlary öwrenilýär.

TOF (Uçuş wagty) bilen tanyşlyk

Esasy ýörelgeler

TOF, Uçuş wagty diýmegi aňladýar, aralygy ölçemek üçin ulanylýan usuldyr, bu bolsa ýagtylygyň belli bir aralygy geçmek üçin gerek bolan wagty hasaplamak arkaly amala aşyrylýar. Bu prinsip, esasan, optiki TOF senariýalarynda ulanylýar we deňeşdirme boýunça aňsat. Bu proses ýagtylyk çeşmesiniň şöhle saçmagyny öz içine alýar we şöhle saçmagyň wagty ýazylýar. Soňra bu ýagtylyk nyşanadan şöhle saçýar, kabul ediji tarapyndan tutulýar we kabul etmegiň wagty bellenilýär. Bu wagtlardaky tapawut, t hökmünde bellenilýär, aralygy kesgitleýär (d = ýagtylygyň tizligi (c) × t / 2).

ToF sensorlarynyň görnüşleri

ToF sensorlarynyň iki esasy görnüşi bar: optiki we elektromagnit. Has köp ýaýran optiki ToF sensorlary, adatça infragyzyl diapazonda ýerleşýän ýagtylyk impulslaryny aralygy ölçemek üçin ulanýarlar. Bu impulslar sensordan çykýar, obýektden şöhlelenýär we sensora gaýdyp gelýär, şol ýerde syýahat wagty ölçenýär we aralygy hasaplamak üçin ulanylýar. Tersine, elektromagnit ToF sensorlary aralygy ölçemek üçin radar ýa-da lidar ýaly elektromagnit tolkunlaryny ulanýarlar. Olar meňzeş prinsip boýunça işleýärler, ýöne başga bir gurşawy ulanýarlar.aralygy ölçemek.

ToF Sensorlarynyň Ulanylyşy

ToF sensorlary köpugurly bolup, dürli ugurlara ornaşdyryldy:

Robototehnika:Päsgelçilikleri anyklamak we nawigasiýa üçin ulanylýar. Mysal üçin, Roomba we Boston Dynamics-iň Atlas ýaly robotlary daş-töweregini kartalaşdyrmak we hereketleri meýilleşdirmek üçin ToF çuňluk kameralaryny ulanýarlar.

Howpsuzlyk ulgamlary:Hereket sensorlarynda içeri girýänleri anyklamak, signallary işletmek ýa-da kamera ulgamlaryny işletmek üçin giňden ýaýran.

Awtomobil senagaty:Uýgunlaşdyrylan kruiz gözegçiligi we çaknyşmalaryň öňüni almak üçin sürüji kömekçi ulgamlaryna goşulyp, täze awtoulag modellerinde barha giňden ýaýraýar.

Lukmançylyk pudagyOptiki kogerent tomografiýa (OKT) ýaly inwaziw däl suratlandyrma we diagnostikada ulanylýar, ýokary çözgütli dokumalaryň suratlaryny öndürýär.

Sarp ediji elektronikasyÝüz tanamak, biometrik autentifikasiýa we jest tanamak ýaly aýratynlyklar üçin smartfonlara, planşetlere we noutbuklara integrasiýa edildi.

Dronlar:Nawigasiýa, çaknyşyklaryň öňüni almak, şeýle hem gizlinlik we awiasiýa meselelerini çözmek üçin ulanylýar

TOF ulgamynyň arhitekturasy

Adaty TOF ulgamy aralygy ölçemek üçin birnäçe esasy komponentlerden ybarat bolup, düşündirilişi ýaly:

· Ötürgiç (Tx):Bu lazer şöhle çeşmesini, esasan, öz içine alýarVCSEL, lazeri herekete getirmek üçin ASIC sürüji zynjyry we kollimasiýa linzalary ýa-da difraksiýa optiki elementler ýaly şöhle dolandyryşy üçin optiki komponentler we filtrler.
· Alyjy (Rx):Bu kabul ediji tarapdaky linzalardan we süzgüçlerden, TOF ulgamyna baglylykda CIS, SPAD ýa-da SiPM ýaly datçiklerden we kabul ediji çipinden köp mukdarda maglumatlary işläp taýýarlamak üçin Surat Signalyny Işledijiden (ISP) ybaratdyr.
·Energiýa dolandyryşy:Durnukly dolandyryşVCSEL-ler üçin tok gözegçiligi we SPAD-lar üçin ýokary woltly gözegçilik örän möhümdir, bu bolsa kuwwatly energiýa dolandyryşyny talap edýär.
· Programma gatlagy:Bu programma üpjünçiligini, SDK-ny, OS-ni we programma gatlagyny öz içine alýar.

Bu arhitektura, VCSEL-den gelip çykýan we optiki komponentler tarapyndan üýtgedilen lazer şöhlesiniň kosmosda nähili hereket edýändigini, obýektden şöhlelenýändigini we kabul ediji tarapa gaýdyp gelýändigini görkezýär. Bu prosesde wagtyň geçmegi bilen hasaplanýan hasaplama aralyk ýa-da çuňluk baradaky maglumaty açyp görkezýär. Şeýle-de bolsa, bu arhitektura gün şöhlesinden dörän ses ýa-da şöhlelenmelerden dörän köp ýolly ses ýaly ses ýollaryny öz içine almaýar, olar barada seriýanyň soňraky bölümlerinde gürrüň edilýär.

TOF ulgamlarynyň klassifikasiýasy

TOF ulgamlary, esasan, aralygy ölçemek usullary boýunça kategoriýalara bölünýär: göni TOF (dTOF) we gytaklaýyn TOF (iTOF), her biriniň aýratyn apparat we algoritmik çemeleşmeleri bar. Seriýada ilki bilen olaryň ýörelgeleri beýan edilýär, soňra olaryň artykmaçlyklarynyň, kynçylyklarynyň we ulgam parametrleriniň deňeşdirme seljermesine çuňňur girişilýär.

TOF-yň ýönekeý ýaly görünýän prinsipine - ýagtylyk impulsyny çykarmak we onuň yzyna gaýdyp gelmegini anyklamak arkaly aralygy hasaplamaga - garamazdan, çylşyrymlylyk gaýdyp gelýän ýagtylygy daşky gurşawyň ýagtylygyndan tapawutlandyrmakda. Bu meseläni ýokary signal-şowhun gatnaşygyna ýetmek üçin ýeterlik derejede ýagty ýagtylyk çykarmak we daşky gurşawyň ýagtylygynyň päsgelçiligini azaltmak üçin degişli tolkun uzynlyklaryny saýlamak arkaly çözüp bolýar. Başga bir usul, şöhle saçýan ýagtylygy yzyna gaýdyp gelende tapawutlandyryp boljak ýaly kodlamakdyr, bu bolsa fonar bilen SOS signallaryna meňzeşdir.

Bu seriýa dTOF we iTOF-y deňeşdirmäge, olaryň tapawutlaryny, artykmaçlyklaryny we kynçylyklaryny jikme-jik ara alyp maslahatlaşmaga dowam edýär we TOF ulgamlaryny berýän maglumatlarynyň çylşyrymlylygyna esaslanyp, 1D TOF-dan 3D TOF-a çenli kategoriýalara bölýär.

dTOF

Göni TOF fotonyň uçuş wagtyny gönüden-göni ölçeýär. Onuň esasy bölegi bolan ýeke foton uçgun diody (SPAD) ýeke fotonlary anyklamak üçin ýeterlik derejede duýgurdyr. dTOF fotonlaryň gelme wagtyny ölçemek üçin Wagt bilen baglanyşykly ýeke foton hasaplamasyny (TCSPC) ulanýar we belli bir wagt tapawudynyň iň ýokary ýygylygyna esaslanyp, iň ähtimal aralygy çykarmak üçin gistogramma gurýar.

iTOF

Gytaklaýyn TOF uçuş wagtyny ýaýradylýan we kabul edilýän tolkun görnüşleriniň arasyndaky faza tapawudyna esaslanyp hasaplaýar, adatça üznüksiz tolkun ýa-da impuls modulýasiýasy signallaryny ulanýar. iTOF wagtyň geçmegi bilen ýagtylygyň intensiwligini ölçemek üçin standart surat sensor arhitekturalaryny ulanyp bilýär.

iTOF öz gezeginde üznüksiz tolkun modulýasiýasyna (CW-iTOF) we impuls modulýasiýasyna (Pulsed-iTOF) bölünýär. CW-iTOF çykarylan we kabul edilen sinusoidal tolkunlaryň arasyndaky faza üýtgeşmesini ölçeýär, Pulsed-iTOF bolsa kwadrat tolkun signallaryny ulanyp faza üýtgeşmesini hasaplaýar.

Goşmaça okamak üçin:

Wikipediýa. (nd). Uçuş wagty. Şu ýerden alyndyhttps://en.wikipedia.org/wiki/Time_of_flight
Sony Semiconductor Solutions Group. (nd). ToF (Uçuş wagty) | Surat datçikleriniň umumy tehnologiýasy. Şu ýerden alyndyhttps://www.sony-semicon.com/en/technologies/tof
Microsoft. (2021, 4-nji fewral). Microsoft Time Of Flight (ToF) bilen tanyşlyk - Azure Depth Platform. Şu ýerden alyndyhttps://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft-time-of-flight-tof
ESCATEC. (2023, 2-nji mart). Uçuş wagty (TOF) datçikleri: Çuňňur syn we ulanylyşlar. Şu ýerden alyndy.https://www.escatec.com/news/time-of-flight-tof-sensors-an-in-depth-overview-and-applications

Web sahypasyndanhttps://faster-than-light.net/TOFSystem_C1/

awtory: Çao Guang

Jogapkärçilikden boýun gaçyrmak:

Biz şu ýerde web sahypamyzda görkezilen suratlaryň käbiriniň bilim we maglumat alyş-çalşygyny ösdürmek maksady bilen Internetden we Wikipediadan ýygnalandygyny yglan edýäris. Biz ähli döredijileriň intellektual eýeçilik hukuklaryna hormat goýýarys. Bu suratlaryň ulanylmagy täjirçilik girdejisi üçin niýetlenilmeýär.

Eger ulanylan mazmunyň haýsydyr biriniň awtorlyk hukugyňyzy bozýandygyna ynanýan bolsaňyz, biziň bilen habarlaşyň. Intellektual eýeçilik kanunlaryna we düzgünlerine laýyk gelmegi üpjün etmek üçin suratlary aýyrmak ýa-da degişli atributlary bermek ýaly degişli çäreleri görmäge taýýardyrys. Maksadymyz mazmuna baý, adalatly we başgalaryň intellektual eýeçilik hukuklaryna hormat goýýan platformany saklamakdyr.

Biz bilen aşakdaky e-poçta salgysy arkaly habarlaşyň:sales@lumispot.cnBiz islendik habarnamany alanymyzda derhal çäre görmäge borçlanýarys we şeýle meseleleri çözmekde 100% hyzmatdaşlyk etmäge kepil geçýäris.