Хабарҳо - Принсипи асосӣ ва татбиқи системаи TOF (Time of Flight)

Барои гирифтани паёмҳои фаврӣ ба шабакаҳои иҷтимоии мо обуна шавед

Ин силсила ҳадаф дорад, ки ба хонандагон фаҳмиши амиқ ва пешрафтаи системаи Вақти Парвоз (TOF)-ро пешниҳод кунад. Мундариҷа шарҳи ҳамаҷонибаи системаҳои TOF-ро дар бар мегирад, аз ҷумла шарҳҳои муфассали TOF-и ғайримустақим (iTOF) ва TOF-и мустақим (dTOF). Ин бахшҳо параметрҳои система, афзалиятҳо ва нуқсонҳои онҳо ва алгоритмҳои гуногунро меомӯзанд. Дар мақола инчунин ҷузъҳои гуногуни системаҳои TOF, аз қабили лазерҳои партоби сатҳи амудии ковокии амудӣ (VCSELs), линзаҳои интиқол ва қабул, сенсорҳои қабулкунанда ба монанди CIS, APD, SPAD, SiPM ва схемаҳои драйвер ба монанди ASIC-ҳо омӯхта мешаванд.

Муқаддима ба TOF (Вақти парвоз)

Принсипҳои асосӣ

TOF, ки маънояш Вақти Парвоз аст, усулест, ки барои чен кардани масофа тавассути ҳисоб кардани вақти тай кардани масофаи муайяни рӯшноӣ дар муҳит истифода мешавад. Ин принсип асосан дар сенарияҳои оптикии TOF истифода мешавад ва нисбатан содда аст. Ин раванд аз манбаи рӯшноӣ иборат аст, ки шуоъи рӯшноиро мебарорад ва вақти партоб сабт мешавад. Сипас ин рӯшноӣ аз ҳадаф инъикос меёбад, аз ҷониби қабулкунанда сабт карда мешавад ва вақти қабул қайд карда мешавад. Тафовути ин вақтҳо, ки ҳамчун t ишора мешавад, масофаро муайян мекунад (d = суръати рӯшноӣ (c) × t / 2).

Намудҳои сенсорҳои ToF

Ду намуди асосии сенсорҳои ToF мавҷуданд: оптикӣ ва электромагнитӣ. Сенсорҳои оптикии ToF, ки маъмултаранд, барои чен кардани масофа аз импулсҳои рӯшноӣ, одатан дар диапазони инфрасурх, истифода мебаранд. Ин импулсҳо аз сенсор хориҷ мешаванд, аз ашё инъикос меёбанд ва ба сенсор бармегарданд, ки дар он ҷо вақти сафар чен карда мешавад ва барои ҳисоб кардани масофа истифода мешавад. Баръакс, сенсорҳои электромагнитии ToF барои чен кардани масофа аз мавҷҳои электромагнитӣ, ба монанди радар ё лидар, истифода мебаранд. Онҳо бо принсипи монанд кор мекунанд, аммо барои онҳо аз васоити дигар истифода мебаранд.андозагирии масофа.

Истифодаи сенсорҳои ToF

Сенсорҳои ToF гуногунҷабҳаанд ва ба соҳаҳои гуногун муттаҳид карда шудаанд:

Робототехника:Барои муайян кардани монеаҳо ва паймоиш истифода мешавад. Масалан, роботҳо ба монанди Roomba ва Boston Dynamics' Atlas барои харитасозии муҳити атроф ва банақшагирии ҳаракатҳо аз камераҳои умқи ToF истифода мебаранд.

Системаҳои амниятӣ:Дар сенсорҳои ҳаракат барои муайян кардани вайронкунандагон, фаъол кардани сигнализатсияҳо ё фаъол кардани системаҳои камера маъмул аст.

Саноати автомобилсозӣ:Дар системаҳои кӯмаки ронанда барои идоракунии мутобиқшавандаи круиз ва пешгирии бархӯрдҳо дохил карда шудааст ва дар моделҳои нави мошинҳо торафт бештар маъмул мегардад.

Соҳаи тибДар тасвирҳо ва ташхисҳои ғайриинвазивӣ, ба монанди томографияи когерентии оптикӣ (OCT), ки тасвирҳои бофтаи баландсифатро тавлид мекунанд, истифода мешавад.

Электроникаи маишӣ: Барои хусусиятҳо ба монанди шинохти чеҳра, аутентификатсияи биометрӣ ва шинохти имову ишора, ба смартфонҳо, планшетҳо ва ноутбукҳо ҳамгиро карда шудааст.

Дронҳо:Барои навигатсия, пешгирии бархӯрд ва ҳалли масъалаҳои махфият ва авиатсия истифода мешавад

Меъмории системаи TOF

Системаи маъмулии TOF аз якчанд ҷузъҳои калидӣ барои ноил шудан ба ченкунии масофа иборат аст, ки тавсиф шудаанд:

· Интиқолдиҳанда (Tx):Ин манбаи нури лазерӣ, асосан а)-ро дар бар мегирадVCSEL, схемаи драйвери ASIC барои рондани лазер ва ҷузъҳои оптикӣ барои идоракунии шуоъ, ба монанди линзаҳои коллиматсиякунанда ё унсурҳои оптикии дифрактсионӣ ва филтрҳо.
· Қабулкунанда (Rx):Ин аз линзаҳо ва филтрҳо дар нуқтаи қабулкунанда, сенсорҳо ба монанди CIS, SPAD ё SiPM вобаста ба системаи TOF ва протсессори сигнали тасвир (ISP) барои коркарди миқдори зиёди маълумот аз чипи қабулкунанда иборат аст.
·Идоракунии барқ:Идоракунии устуворИдоракунии ҷараён барои VCSEL ва шиддати баланд барои SPAD муҳим аст, ки идоракунии қавии нерӯи барқро талаб мекунад.
· Қабати нармафзор:Ин нармафзори нармафзор, SDK, системаи амалиётӣ ва қабати барномаро дар бар мегирад.

Ин меъморӣ нишон медиҳад, ки чӣ гуна нури лазерӣ, ки аз VCSEL сарчашма мегирад ва аз ҷониби ҷузъҳои оптикӣ тағйир дода мешавад, дар фазо ҳаракат мекунад, аз объект инъикос меёбад ва ба қабулкунанда бармегардад. Ҳисобкунии фосилаи вақт дар ин раванд маълумоти масофа ё умқро ошкор мекунад. Аммо, ин меъморӣ роҳҳои садо, ба монанди садои аз нури офтоб ба вуҷуд омада ё садои бисёрроҳа аз инъикосҳо, ки баъдтар дар силсила баррасӣ мешаванд, фаро намегирад.

Таснифи системаҳои TOF

Системаҳои TOF асосан аз рӯи усулҳои ченкунии масофа гурӯҳбандӣ мешаванд: TOF-и мустақим (dTOF) ва TOF-и ғайримустақим (iTOF), ки ҳар кадоме бо равишҳои гуногуни сахтафзор ва алгоритмӣ доранд. Дар силсила аввал принсипҳои онҳо шарҳ дода шудаанд, пеш аз он ки ба таҳлили муқоисавии бартариҳо, мушкилот ва параметрҳои системавии онҳо назар андозанд.

Сарфи назар аз принсипи зоҳиран соддаи TOF - баровардани импулси рӯшноӣ ва муайян кардани бозгашти он барои ҳисоб кардани масофа - мураккабӣ дар фарқ кардани нури баргашта аз нури атроф аст. Ин масъала бо баровардани нури кофӣ дурахшон барои ноил шудан ба таносуби баланди сигнал ба садо ва интихоби дарозии мавҷҳои мувофиқ барои кам кардани дахолати нури муҳити зист ҳал карда мешавад. Роҳи дигар рамзгузории нури хориҷшуда барои фарқ кардани он ҳангоми бозгашт аст, ба монанди сигналҳои SOS бо чароғак.

Ин силсила муқоисаи dTOF ва iTOF-ро идома медиҳад, фарқиятҳо, бартариҳо ва мушкилоти онҳоро муфассал баррасӣ мекунад ва системаҳои TOF-ро дар асоси мураккабии иттилооте, ки онҳо пешниҳод мекунанд, аз 1D TOF то 3D TOF гурӯҳбандӣ мекунад.

dTOF

TOF-и мустақим вақти парвози фотонро мустақиман чен мекунад. Ҷузъи калидии он, диоди афтиши ягонаи фотонӣ (SPAD), барои муайян кардани фотонҳои ягона ба қадри кофӣ ҳассос аст. dTOF барои чен кардани вақти расидани фотонҳо аз усули ҳисобкунии ягонаи фотонҳои бо вақт алоқаманд (TCSPC) истифода мебарад ва гистограммаеро месозад, ки барои муайян кардани масофаи эҳтимолӣ дар асоси басомади баландтарини фарқияти вақти мушаххас истифода мешавад.

iTOF

TOF-и ғайримустақим вақти парвозро дар асоси фарқияти фаза байни шаклҳои мавҷи партофташуда ва қабулшуда ҳисоб мекунад, ки одатан аз сигналҳои мавҷи пайваста ё модулятсияи импулсӣ истифода мебарад. iTOF метавонад аз меъмории стандартии сенсори тасвир истифода барад, ки шиддати рӯшноиро дар тӯли вақт чен мекунад.

iTOF минбаъд ба модулятсияи мавҷи пайваста (CW-iTOF) ва модулятсияи импулсӣ (Pulsed-iTOF) тақсим мешавад. CW-iTOF тағйирёбии фазаро байни мавҷҳои синусоидалии партофташуда ва қабулшуда чен мекунад, дар ҳоле ки Pulsed-iTOF тағйирёбии фазаро бо истифода аз сигналҳои мавҷи мураббаъ ҳисоб мекунад.

Мутолиаи минбаъда:

Википедия. (nd). Вақти парвоз. Гирифта шудааст азhttps://en.wikipedia.org/wiki/Time_of_flight
Гурӯҳи ҳалли нимноқилҳои Sony. (nd). ToF (Вақти парвоз) | Технологияи умумии сенсорҳои тасвир. Гирифта азhttps://www.sony-semicon.com/en/technologies/tof
Microsoft. (2021, 4 феврал). Муқаддима ба Microsoft Time Of Flight (ToF) - Azure Depth Platform. Гирифта шудааст азhttps://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft-time-of-flight-tof
ESCATEC. (2023, 2 март). Сенсорҳои вақти парвоз (TOF): Шарҳи муфассал ва татбиқҳо. Гирифта шудааст азhttps://www.escatec.com/news/time-of-flight-tof-sensors-an-in-depth-overview-and-applications

Аз саҳифаи вебhttps://faster-than-light.net/TOFSystem_C1/

аз ҷониби муаллиф: Чао Гуан

Раддия:

Мо бо ин изҳор медорем, ки баъзе аз тасвирҳои дар вебсайти мо нишондодашуда аз Интернет ва Википедия бо мақсади пешбурди маориф ва мубодилаи иттилоот ҷамъоварӣ шудаанд. Мо ба ҳуқуқи моликияти зеҳнии ҳамаи эҷодкорон эҳтиром мегузорем. Истифодаи ин тасвирҳо барои фоидаи тиҷоратӣ пешбинӣ нашудааст.

Агар шумо боварӣ дошта бошед, ки ягон мундариҷаи истифодашуда ҳуқуқи муаллифии шуморо поймол мекунад, лутфан бо мо тамос гиред. Мо омодаем, ки чораҳои мувофиқ, аз ҷумла нест кардани тасвирҳо ё пешниҳоди истиноди дурустро барои таъмини риояи қонунҳо ва қоидаҳои моликияти зеҳнӣ андешем. Ҳадафи мо нигоҳ доштани платформаест, ки аз мундариҷа бой, одилона ва ба ҳуқуқи моликияти зеҳнии дигарон эҳтиром мегузорад.

Лутфан, бо мо тавассути суроғаи почтаи электронии зерин тамос гиред:sales@lumispot.cnМо ӯҳдадор мешавем, ки пас аз гирифтани ҳама гуна огоҳӣ чораҳои фаврӣ андешем ва 100% ҳамкорӣ дар ҳалли чунин масъалаҳоро кафолат медиҳем.