Berita - Prinsip Asas dan Penggunaan Sistem TOF (Masa Penerbangan)

Melanggan media sosial kami untuk jawatan segera

Siri ini bertujuan untuk menyediakan pembaca dengan pemahaman yang mendalam dan progresif mengenai sistem masa penerbangan (TOF). Kandungan ini merangkumi gambaran keseluruhan sistem TOF, termasuk penjelasan terperinci mengenai kedua -dua TOF tidak langsung (ITOF) dan TOF langsung (DTOF). Bahagian ini menyelidiki parameter sistem, kelebihan dan kekurangan mereka, dan pelbagai algoritma. Artikel ini juga meneroka komponen sistem TOF yang berlainan, seperti laser pemancar permukaan rongga menegak (VCSels), kanta penghantaran dan penerimaan, menerima sensor seperti CIS, APD, SPAD, SIPM, dan litar pemandu seperti ASIC.

Pengenalan kepada TOF (masa penerbangan)

Prinsip asas

TOF, berdiri untuk masa penerbangan, adalah kaedah yang digunakan untuk mengukur jarak dengan mengira masa yang diperlukan untuk cahaya untuk mengembara jarak tertentu dalam medium. Prinsip ini terutamanya digunakan dalam senario TOF optik dan agak mudah. Proses ini melibatkan sumber cahaya yang memancarkan rasuk cahaya, dengan masa pelepasan yang direkodkan. Cahaya ini kemudian mencerminkan sasaran, ditangkap oleh penerima, dan masa penerimaan diperhatikan. Perbezaan masa ini, dilambangkan sebagai t, menentukan jarak (d = kelajuan cahaya (c) × t / 2).

Jenis sensor TOF

Terdapat dua jenis utama sensor TOF: optik dan elektromagnet. Sensor TOF optik, yang lebih biasa, menggunakan denyutan cahaya, biasanya dalam julat inframerah, untuk pengukuran jarak. Denyutan ini dipancarkan dari sensor, mencerminkan objek, dan kembali ke sensor, di mana masa perjalanan diukur dan digunakan untuk mengira jarak. Sebaliknya, sensor TOF elektromagnet menggunakan gelombang elektromagnet, seperti radar atau lidar, untuk mengukur jarak. Mereka beroperasi dengan prinsip yang sama tetapi menggunakan medium yang berbeza untukpengukuran jarak.

Aplikasi sensor TOF

Sensor TOF serba boleh dan telah diintegrasikan ke dalam pelbagai bidang:

Robotik:Digunakan untuk pengesanan dan navigasi halangan. Sebagai contoh, robot seperti Atlas Roomba dan Boston Dynamics 'menggunakan kamera kedalaman TOF untuk memetakan persekitaran dan perancangan mereka.

Sistem keselamatan:Sensor gerakan biasa untuk mengesan penceroboh, mencetuskan penggera, atau mengaktifkan sistem kamera.

Industri automotif:Diperbadankan dalam sistem bantuan pemandu untuk kawalan pelayaran adaptif dan mengelakkan perlanggaran, menjadi semakin lazim dalam model kenderaan baru.

Bidang perubatan: Digunakan dalam pengimejan dan diagnostik yang tidak invasif, seperti tomografi koheren optik (OCT), menghasilkan imej tisu resolusi tinggi.

Elektronik Pengguna: Bersepadu ke dalam telefon pintar, tablet, dan komputer riba untuk ciri -ciri seperti pengiktirafan muka, pengesahan biometrik, dan pengiktirafan isyarat.

Drones:Digunakan untuk navigasi, mengelakkan perlanggaran, dan dalam menangani kebimbangan privasi dan penerbangan

Senibina sistem TOF

Sistem TOF biasa terdiri daripada beberapa komponen utama untuk mencapai pengukuran jarak seperti yang diterangkan:

· Pemancar (TX):Ini termasuk sumber cahaya laser, terutamanya aVcsel, litar pemandu ASIC untuk memacu laser, dan komponen optik untuk kawalan rasuk seperti kanta collimating atau elemen optik diffractive, dan penapis.
· Penerima (Rx):Ini terdiri daripada kanta dan penapis pada akhir penerimaan, sensor seperti CIS, SPAD, atau SIPM bergantung kepada sistem TOF, dan pemproses isyarat imej (ISP) untuk memproses sejumlah besar data dari cip penerima.
·Pengurusan Kuasa:Menguruskan stabilKawalan semasa untuk VCSEL dan voltan tinggi untuk SPAD adalah penting, yang memerlukan pengurusan kuasa yang mantap.
· Lapisan Perisian:Ini termasuk firmware, SDK, OS, dan lapisan aplikasi.

Senibina menunjukkan bagaimana rasuk laser, yang berasal dari VCSEL dan diubahsuai oleh komponen optik, bergerak melalui ruang, mencerminkan objek, dan kembali ke penerima. Pengiraan masa luput dalam proses ini mendedahkan maklumat jarak atau kedalaman. Walau bagaimanapun, seni bina ini tidak meliputi laluan bunyi, seperti bunyi bising yang disebabkan oleh cahaya matahari atau bunyi multi-path dari refleksi, yang dibincangkan kemudian dalam siri ini.

Klasifikasi Sistem TOF

Sistem TOF terutamanya dikategorikan oleh teknik pengukuran jarak jauh: TOF langsung (DTOF) dan TOF tidak langsung (ITOF), masing -masing dengan pendekatan perkakasan dan algoritma yang berbeza. Siri ini pada mulanya menggariskan prinsip mereka sebelum membincangkan analisis perbandingan kelebihan, cabaran, dan parameter sistem mereka.

Walaupun prinsip TOF yang seolah -olah mudah - memancarkan nadi cahaya dan mengesan pulangannya untuk mengira jarak - kerumitan terletak pada membezakan cahaya yang kembali dari cahaya ambien. Ini ditangani dengan memancarkan cahaya yang cukup terang untuk mencapai nisbah isyarat-ke-bunyi yang tinggi dan memilih panjang gelombang yang sesuai untuk meminimumkan gangguan cahaya alam sekitar. Pendekatan lain adalah untuk menyandikan cahaya yang dipancarkan untuk menjadikannya dibezakan apabila kembali, sama dengan isyarat SOS dengan lampu suluh.

Siri ini meneruskan untuk membandingkan DTOF dan ITOF, membincangkan perbezaan, kelebihan, dan cabaran mereka secara terperinci, dan mengkategorikan lagi sistem TOF berdasarkan kerumitan maklumat yang mereka sediakan, dari TOF 1D ke TOF 3D.

dtof

TOF langsung secara langsung mengukur masa penerbangan foton. Komponen utamanya, diod Avalanche Photon (SPAD) tunggal, cukup sensitif untuk mengesan foton tunggal. DTOF menggunakan pengiraan foton tunggal berkorelasi (TCSPC) untuk mengukur masa ketibaan foton, membina histogram untuk menyimpulkan jarak yang paling mungkin berdasarkan kekerapan tertinggi perbezaan masa tertentu.

itof

TOF tidak langsung mengira masa penerbangan berdasarkan perbezaan fasa antara bentuk gelombang yang dipancarkan dan diterima, biasanya menggunakan gelombang berterusan atau isyarat modulasi nadi. ITOF boleh menggunakan seni bina sensor imej standard, mengukur keamatan cahaya dari masa ke masa.

ITOF terus dibahagikan kepada modulasi gelombang berterusan (CW-ITOF) dan modulasi nadi (berdenyut-itof). CW-ITOF mengukur peralihan fasa antara gelombang sinusoidal yang dipancarkan dan diterima, manakala pulsed-itof mengira peralihan fasa menggunakan isyarat gelombang persegi.

Bacaan yang lebih baik:

Wikipedia. (ND). Masa penerbangan. Diambil darihttps://en.wikipedia.org/wiki/time_of_flight
Sony Semiconductor Solutions Group. (ND). TOF (masa penerbangan) | Teknologi umum sensor imej. Diambil darihttps://www.sony-semicon.com/en/technologies/tof
Microsoft. (2021, 4 Februari). Pengenalan kepada Microsoft Time of Flight (TOF) - Platform kedalaman Azure. Diambil darihttps://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft-time-of-flight-tof
Escatec. (2023, 2 Mac). Masa Sensor Penerbangan (TOF): Gambaran keseluruhan dan aplikasi yang mendalam. Diambil darihttps://www.escatec.com/news/time-of-flight-tof-sensors-an-in-depth-overview-and-applications

Dari laman webhttps://faster-than-light.net/tofsystem_c1/

oleh pengarang: Chao Guang

Penafian:

Kami dengan ini mengisytiharkan bahawa beberapa imej yang dipaparkan di laman web kami dikumpulkan dari Internet dan Wikipedia, dengan tujuan mempromosikan pendidikan dan perkongsian maklumat. Kami menghormati hak harta intelek semua pencipta. Penggunaan imej -imej ini tidak dimaksudkan untuk keuntungan komersial.

Jika anda percaya bahawa mana -mana kandungan yang digunakan melanggar hak cipta anda, sila hubungi kami. Kami lebih bersedia untuk mengambil langkah -langkah yang sesuai, termasuk mengeluarkan imej atau menyediakan atribusi yang betul, untuk memastikan pematuhan undang -undang dan peraturan harta intelek. Matlamat kami adalah untuk mengekalkan platform yang kaya dengan kandungan, adil, dan menghormati hak harta intelek orang lain.

Sila hubungi kami di alamat e -mel berikut:sales@lumispot.cn. Kami berkomitmen untuk mengambil tindakan segera apabila menerima sebarang pemberitahuan dan menjamin kerjasama 100% dalam menyelesaikan sebarang isu tersebut.