Ахбор - Принсипи асосӣ ва татбиқи системаи TOF (Вақти парвоз).

Ба шабакаҳои иҷтимоии мо обуна шавед, то паёми фаврӣ гиред

Ҳадафи ин силсила ба хонандагон фаҳмиши амиқ ва прогрессивии системаи вақти парвоз (TOF) мебошад. Мундариҷа шарҳи ҳамаҷонибаи системаҳои TOF, аз ҷумла тавзеҳоти муфассали ҳам TOF ғайримустақим (iTOF) ва ҳам TOF (dTOF) мустақимро дар бар мегирад. Дар ин бахшҳо параметрҳои система, афзалиятҳо ва нуқсонҳои онҳо ва алгоритмҳои гуногун омӯхта мешаванд. Дар мақола инчунин ҷузъҳои гуногуни системаҳои TOF, аз қабили Лазерҳои амудии Surface Emitting Lasers (VCSELs), линзаҳои интиқол ва қабул, сенсорҳои қабулкунанда ба монанди ИДМ, APD, SPAD, SiPM ва схемаҳои ронандагӣ ба монанди ASICҳо омӯхта мешаванд.

Муқаддима ба TOF (Вақти парвоз)

Принсипхои асосй

TOF, ки маънои вақти парвозро дорад, як усулест, ки барои чен кардани масофа тавассути ҳисоб кардани вақти он барои тай кардани нур дар муҳити муайян истифода мешавад. Ин принсип пеш аз ҳама дар сенарияҳои оптикии TOF истифода мешавад ва нисбатан содда аст. Ин раванд як манбаи рӯшноиро дар бар мегирад, ки чӯби рӯшноиро бо вақти сабтшуда сабт мекунад. Пас аз он ин нур аз ҳадаф инъикос меёбад, аз ҷониби қабулкунанда гирифта мешавад ва вақти қабул қайд карда мешавад. Фарқияти ин вақтҳо, ки ҳамчун t ишора шудааст, масофаро муайян мекунад (d = суръати рӯшноӣ (c) × t / 2).

Намудҳои сенсорҳои ToF

Ду намуди асосии сенсорҳои ToF вуҷуд доранд: оптикӣ ва электромагнитӣ. Сенсорҳои оптикии ToF, ки бештар маъмуланд, импулсҳои рӯшноиро, одатан дар диапазони инфрасурх, барои андозагирии масофа истифода мебаранд. Ин импулсҳо аз сенсор бароварда мешаванд, объектро инъикос мекунанд ва ба сенсор бармегарданд, ки дар он вақти сафар чен карда мешавад ва барои ҳисоб кардани масофа истифода мешавад. Баръакси ин, сенсорҳои электромагнитии ToF барои чен кардани масофа мавҷҳои электромагнитӣ, ба монанди радар ё лидарро истифода мебаранд. Онҳо аз рӯи принсипи шабеҳ кор мекунанд, аммо барои онҳо як воситаи дигарро истифода мебарандандозагирии масофа.

Барномаҳои Sensors ToF

Сенсорҳои ToF универсалӣ буда, ба соҳаҳои гуногун ворид карда шудаанд:

Робототехника:Барои муайян кардани монеаҳо ва паймоиш истифода мешавад. Масалан, роботҳо ба монанди Roomba ва Boston Dynamics Atlas камераҳои амиқи ToF-ро барои харитасозии гирду атроф ва банақшагирии ҳаракат истифода мебаранд.

Системаҳои амниятӣ:Дар сенсорҳои ҳаракат маъмуланд, ки барои ошкор кардани вайронкорон, оғоз кардани ҳушдорҳо ё фаъол кардани системаҳои камера.

Саноати мошинсозй:Ба системаҳои ёрирасони ронандагӣ барои назорати мутобиқшавӣ ва пешгирӣ аз бархӯрд ворид карда шудааст, ки дар моделҳои нави мошинҳо торафт бештар паҳн мешавад.

Соҳаи тиббӣ: Дар тасвирҳо ва ташхиси ғайриинвазивӣ, ба монанди томографияи оптикии когерентӣ (OCT) истифода бурда мешавад, ки тасвирҳои бофтаҳои баландсифатро тавлид мекунад.

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

Дронҳо:Барои паймоиш, канорагирӣ аз бархӯрд ва дар ҳалли масъалаҳои дахолатнопазирӣ ва авиатсия истифода мешавад

Архитектураи системаи TOF

Системаи маъмулии TOF аз якчанд ҷузъҳои асосӣ барои ноил шудан ба андозагирии масофа, ки тавсиф шудааст, иборат аст:

· Интиқолдиҳанда (Tx):Ин манбаи нури лазериро дар бар мегирад, асосан аVCSEL, як схемаи драйвери ASIC барои рондани лазер ва ҷузъҳои оптикӣ барои идоракунии чӯб ба монанди линзаҳои коллиматсия ё унсурҳои оптикии дифраксионӣ ва филтрҳо.
· Қабулкунанда (Rx):Ин аз линзаҳо ва филтрҳо дар охири қабулкунанда, сенсорҳо ба монанди CIS, SPAD ё SiPM вобаста ба системаи TOF ва протсессори сигнали тасвирӣ (ISP) барои коркарди миқдори зиёди маълумот аз чипи қабулкунанда иборат аст.
·Идоракунии нерӯ:Идоракунии устуворназорати ҷорӣ барои VCSELs ва шиддати баланд барои SPADs муҳим аст, ки идоракунии устувори нерӯро талаб мекунад.
· Қабати нармафзор:Ин нармафзор, SDK, OS ва қабати барномаро дар бар мегирад.

Меъморӣ нишон медиҳад, ки нури лазерӣ, ки аз VCSEL сарчашма мегирад ва бо ҷузъҳои оптикӣ тағир дода шудааст, дар фазо ҳаракат мекунад, объектро инъикос мекунад ва ба қабулкунанда бармегардад. Ҳисобкунии вақт дар ин раванд маълумоти масофа ё амиқро ошкор мекунад. Аммо, ин меъморӣ роҳҳои садоро, аз қабили садои аз нури офтоб ба вуҷуд омада ё садои бисёрпайҳа аз инъикос, ки дертар дар силсила баррасӣ мешаванд, фаро намегирад.

Таснифи системаҳои TOF

Системаҳои TOF пеш аз ҳама аз рӯи усулҳои ченкунии масофаашон гурӯҳбандӣ карда мешаванд: TOF мустақим (dTOF) ва TOF ғайримустақим (iTOF), ки ҳар кадоми онҳо дорои сахтафзор ва равишҳои алгоритмӣ мебошанд. Силсила дар аввал принсипҳои онҳоро пеш аз таҳлили муқоисавии афзалиятҳо, мушкилот ва параметрҳои система тавсиф мекунад.

Сарфи назар аз принсипи ба назар соддаи TOF - баровардани набзи рӯшноӣ ва муайян кардани бозгашти он барои ҳисоб кардани масофа - мураккабӣ дар фарқ кардани нури бозгашт аз нури муҳити атроф аст. Ин тавассути паҳн кардани нури кофии 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. Равиши дигар ин рамзгузорӣ кардани нури пошидашуда мебошад, то он ҳангоми бозгашт фарқ кунад, ба монанди сигналҳои SOS бо чароғак.

Силсила муқоисаи dTOF ва iTOF-ро идома дода, фарқиятҳо, бартариятҳо ва мушкилоти онҳоро ба таври муфассал баррасӣ мекунад ва системаҳои TOF-ро дар асоси мураккабии иттилооти пешниҳодкардаи онҳо, аз 1D TOF то 3D TOF, гурӯҳбандӣ мекунад.

dTOF

TOF мустақим вақти парвози фотонро чен мекунад. Ҷузъи асосии он, Диоди ягонаи фотонҳои тармавӣ (SPAD) барои ошкор кардани фотонҳои ягона ба қадри кофӣ ҳассос аст. dTOF барои чен кардани вақти расидани фотонҳо барои ҳисоб кардани вақти мутаносиби фотонҳои ягона (TCSPC) истифода мебарад ва гистограммаро барои муайян кардани масофаи эҳтимолӣ дар асоси басомади баландтарини фарқияти вақти муайян истифода мебарад.

iTOF

TOF ғайримустақим вақти парвозро дар асоси фарқияти марҳилаи байни шаклҳои мавҷҳои баровардашуда ва қабулшуда ҳисоб мекунад, ки одатан бо истифода аз сигналҳои мавҷҳои доимӣ ё модулятсияи импульс. iTOF метавонад меъмории стандартии сенсори тасвирро истифода бурда, шиддатнокии рӯшноиро бо мурури замон чен кунад.

iTOF минбаъд ба модуляцияи мавҷи муттасил (CW-iTOF) ва модуляцияи набз (Pulsed-iTOF) тақсим мешавад. CW-iTOF тағирёбии фазаро байни мавҷҳои синусоидаи баровардашуда ва қабулшударо чен мекунад, дар ҳоле ки Pulsed-iTOF тағирёбии фазаҳоро бо истифода аз сигналҳои мавҷи квадратӣ ҳисоб мекунад.

Хониши минбаъда:

Википедиа. (нд). Вақти парвоз. Азhttps://en.wikipedia.org/wiki/Time_of_flight
Sony Semiconductor Solutions Group. (нд). ToF (Вақти парвоз) | Технологияи умумии сенсорҳои тасвирӣ. Азhttps://www.sony-semicon.com/en/technologies/tof
Microsoft. (2021, 4 феврал). Муқаддима ба Microsoft Time Of Flight (ToF) - Платформаи Azure Depth. Азhttps://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft-time-of-flight-tof
ESCATEC. (2023, 2 март). Сенсорҳои вақти парвоз (TOF): Шарҳи амиқ ва барномаҳо. Азhttps://www.escatec.com/news/time-of-flight-tof-sensors-an-in-depth-overview-and-applications

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

аз ҷониби муаллиф: Чао Гуанг

Радд:

Мо бо ин изҳор менамоем, ки баъзе тасвирҳои дар вебсайти мо нишон додашуда аз Интернет ва Википедия ҷамъоварӣ шудаанд, ки бо мақсади мусоидат ба таълим ва табодули иттилоот. Мо ҳуқуқҳои моликияти зеҳнии ҳама эҷодкоронро эҳтиром мекунем. Истифодаи ин тасвирҳо барои фоидаи тиҷоратӣ пешбинӣ нашудаанд.

Агар шумо фикр кунед, ки ягон мундариҷаи истифодашуда ҳуқуқи муаллифии шуморо вайрон мекунад, лутфан бо мо тамос гиред. Мо беш аз омодаем, ки чораҳои дахлдор, аз ҷумла нест кардани тасвирҳо ё пешниҳоди аттрибутсияи дуруст, барои таъмини риояи қонунҳо ва қоидаҳои моликияти зеҳнӣ андешида шаванд. Ҳадафи мо нигоҳ доштани платформае мебошад, ки мундариҷаи бой, одилона ва эҳтироми ҳуқуқҳои моликияти зеҳнии дигарон аст.

Лутфан бо суроғаи почтаи электронии зерин бо мо дар тамос шавед:sales@lumispot.cn. Мо ӯҳдадор мешавем, ки ҳангоми гирифтани ҳама гуна огоҳинома чораҳои фаврӣ андешида, 100% ҳамкорӣ дар ҳалли ҳама гуна масъалаҳоро кафолат медиҳем.