Warta - Prinsip Dasar sareng aplikasi Sistem TOF (Time of Flight)

Langganan Media Sosial Kami Pikeun Postingan Prompt

Séri ieu boga tujuan pikeun méré pamahaman anu jero sareng progresif ka pamiarsa ngeunaan sistem Time of Flight (TOF). Eusina ngawengku tinjauan komprehensif ngeunaan sistem TOF, kalebet katerangan lengkep ngeunaan TOF teu langsung (iTOF) sareng TOF langsung (dTOF). Bagian-bagian ieu ngabahas parameter sistem, kaunggulan sareng kakuranganna, sareng rupa-rupa algoritma. Artikel ieu ogé ngajalajah komponén anu béda-béda tina sistem TOF, sapertos Vertical Cavity Surface Emitting Lasers (VCSEL), lénsa transmisi sareng panarima, sénsor panarima sapertos CIS, APD, SPAD, SiPM, sareng sirkuit supir sapertos ASIC.

Bubuka kana TOF (Waktu Hiber)

Prinsip Dasar

TOF, singgetan tina Time of Flight, nyaéta hiji métode anu dipaké pikeun ngukur jarak ku cara ngitung waktu anu diperlukeun ku cahaya pikeun ngarambat jarak anu tangtu dina hiji média. Prinsip ieu utamana diterapkeun dina skénario TOF optik sareng relatif lugas. Prosésna ngalibatkeun sumber cahaya anu ngaluarkeun sinar cahaya, kalayan waktu émisi anu kacatet. Cahaya ieu teras dipantulkeun tina target, ditéwak ku panarima, sareng waktu panarimaan dicatet. Bédana dina waktu ieu, dilambangkeun salaku t, nangtukeun jarak (d = kecepatan cahaya (c) × t / 2).

Jenis-jenis Sensor ToF

Aya dua jinis utama sensor ToF: optik sareng éléktromagnétik. Sensor ToF optik, anu langkung umum, ngamangpaatkeun pulsa cahaya, biasana dina rentang infra red, pikeun ngukur jarak. Pulsa ieu dipancarkeun tina sensor, dipantulkeun tina objék, teras uih deui ka sensor, dimana waktos perjalanan diukur sareng dianggo pikeun ngitung jarak. Sabalikna, sensor ToF éléktromagnétik nganggo gelombang éléktromagnétik, sapertos radar atanapi lidar, pikeun ngukur jarak. Éta beroperasi dina prinsip anu sami tapi nganggo média anu béda pikeunpangukuran jarak.

Aplikasi Sensor ToF

Sensor ToF téh serbaguna sarta geus diintegrasikeun kana rupa-rupa widang:

Robotika:Dianggo pikeun deteksi halangan sareng navigasi. Contona, robot sapertos Roomba sareng Boston Dynamics' Atlas nganggo kaméra ToF pikeun memetakan sakurilingna sareng ngarencanakeun gerakan.

Sistem Kaamanan:Umum dina sénsor gerakan pikeun ngadeteksi panyusup, micu alarm, atanapi ngaktipkeun sistem kaméra.

Industri Otomotif:Dilebetkeun kana sistem bantuan supir pikeun kontrol jelajah adaptif sareng nyingkahan tabrakan, janten beuki umum dina modél kendaraan énggal.

Widang MédisDianggo dina pencitraan sareng diagnostik non-invasif, sapertos tomografi koherensi optik (OCT), ngahasilkeun gambar jaringan résolusi luhur.

Éléktronik KonsuménDiintegrasikeun kana smartphone, tablet, sareng laptop pikeun fitur-fitur sapertos pangakuan raray, auténtikasi biométrik, sareng pangakuan gerakan.

Drone:Dianggo pikeun navigasi, nyingkahan tabrakan, sareng pikeun ngungkulan masalah privasi sareng penerbangan.

Arsitektur Sistem TOF

Sistem TOF has diwangun ku sababaraha komponén konci pikeun ngahontal pangukuran jarak sapertos anu dijelaskeun:

· Pemancar (Tx):Ieu ngawengku sumber cahaya laser, utamina aVCSEL, sirkuit supir ASIC pikeun ngajalankeun laser, sareng komponén optik pikeun kontrol sinar sapertos lénsa kolimasi atanapi unsur optik difraktif, sareng saringan.
· Panarima (Rx):Ieu diwangun ku lénsa sareng filter di tungtung panarima, sénsor sapertos CIS, SPAD, atanapi SiPM gumantung kana sistem TOF, sareng Image Signal Processor (ISP) pikeun ngolah data dina jumlah ageung tina chip panarima.
·Manajemén Daya:Ngatur kastabilanKontrol arus pikeun VCSEL sareng tegangan tinggi pikeun SPAD penting pisan, anu meryogikeun manajemen daya anu kuat.
· Lapisan Parangkat Lunak:Ieu kalebet firmware, SDK, OS, sareng lapisan aplikasi.

Arsitéktur ieu nunjukkeun kumaha sinar laser, anu asalna tina VCSEL sareng dirobih ku komponén optik, ngarambat ngaliwatan rohangan, mantulkeun hiji objék, teras uih deui ka panarima. Itungan selang waktu dina prosés ieu ngungkabkeun inpormasi jarak atanapi jerona. Nanging, arsitéktur ieu henteu ngawengku jalur noise, sapertos noise anu diinduksi ku sinar panonpoé atanapi noise multi-jalur tina pantulan, anu bakal dibahas engké dina séri ieu.

Klasifikasi Sistem TOF

Sistem TOF utamina dikategorikeun dumasar kana téknik pangukuran jarakna: TOF langsung (dTOF) sareng TOF teu langsung (iTOF), masing-masing gaduh perangkat keras sareng pendekatan algoritma anu béda. Séri ieu mimitina ngajelaskeun prinsip-prinsipna sateuacan ngabahas analisis komparatif kaunggulan, tantangan, sareng parameter sistemna.

Sanaos prinsip TOF sigana basajan – ngaluarkeun pulsa cahaya sareng ngadeteksi mulangna pikeun ngitung jarak – karumitanna aya dina ngabédakeun cahaya anu balik ti cahaya sakurilingna. Ieu diatasi ku cara ngaluarkeun cahaya anu cekap caang pikeun ngahontal babandingan signal-to-noise anu luhur sareng milih panjang gelombang anu pas pikeun ngaminimalkeun gangguan cahaya lingkungan. Pamarekan anu sanésna nyaéta ngodekeun cahaya anu dipancarkeun supados tiasa dibédakeun nalika mulang, sami sareng sinyal SOS nganggo senter.

Séri ieu teras ngabandingkeun dTOF sareng iTOF, ngabahas bédana, kaunggulan, sareng tantanganana sacara rinci, sareng salajengna ngagolongkeun sistem TOF dumasar kana kompleksitas inpormasi anu disayogikeun, mimitian ti 1D TOF dugi ka 3D TOF.

dTOF

TOF langsung ngukur sacara langsung waktos hiber foton. Komponén konci na, Single Photon Avalanche Diode (SPAD), cukup sénsitip pikeun ngadeteksi foton tunggal. dTOF nganggo Time Correlated Single Photon Counting (TCSPC) pikeun ngukur waktos datangna foton, ngawangun histogram pikeun nyimpulkeun jarak anu paling dipikaresep dumasar kana frékuénsi pangluhurna tina bédana waktos anu khusus.

iTOF

TOF teu langsung ngitung waktu hiber dumasar kana béda fase antara bentuk gelombang anu dipancarkeun sareng anu ditampi, umumna nganggo sinyal modulasi gelombang kontinyu atanapi pulsa. iTOF tiasa nganggo arsitéktur sénsor gambar standar, ngukur inténsitas cahaya kana waktu.

iTOF salajengna dibagi kana modulasi gelombang kontinyu (CW-iTOF) sareng modulasi pulsa (Pulsed-iTOF). CW-iTOF ngukur pergeseran fase antara gelombang sinusoidal anu dipancarkeun sareng anu ditampi, sedengkeun Pulsed-iTOF ngitung pergeseran fase nganggo sinyal gelombang pasagi.

Bacaan Salajengna:

Wikipedia. (nd). Waktos hiber. Dicandak tinahttps://en.wikipedia.org/wiki/Waktos_penerbangan
Sony Semiconductor Solutions Group. (nd). ToF (Time of Flight) | Téhnologi Umum Sensor Gambar. Dicandak tinahttps://www.sony-semicon.com/en/technologies/tof
Microsoft. (4 Pébruari 2021). Bubuka kana Microsoft Time Of Flight (ToF) - Azure Depth Platform. Dicandak tinahttps://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft-time-of-flight-tof
ESCATEC. (2 Maret 2023). Sensor Time of Flight (TOF): Tinjauan sareng Aplikasi anu Jero. Dicandak tinahttps://www.escatec.com/news/time-of-flight-tof-sensors-an-in-depth-overview-and-applications

Tina halaman wébhttps://faster-than-light.net/TOFSystem_C1/

ku pangarang: Chao Guang

Bantahan:

Ku ieu kami nyatakeun yén sababaraha gambar anu ditampilkeun dina halaman wéb kami dikumpulkeun tina Internét sareng Wikipedia, kalayan tujuan pikeun ngamajukeun pendidikan sareng ngabagi inpormasi. Kami ngahargaan hak cipta intelektual sadaya panyipta. Panggunaan gambar-gambar ieu henteu dimaksudkeun pikeun kauntungan komérsial.

Upami anjeun yakin yén aya eusi anu dianggo ngalanggar hak cipta anjeun, mangga ngahubungi kami. Kami daék ngalakukeun tindakan anu pas, kalebet ngahapus gambar atanapi masihan atribusi anu leres, pikeun mastikeun patuh kana hukum sareng peraturan hak cipta intelektual. Tujuan kami nyaéta pikeun ngajaga platform anu beunghar ku eusi, adil, sareng ngahargaan hak cipta intelektual batur.

Mangga ngahubungi kami di alamat email ieu:sales@lumispot.cnKami berkomitmen pikeun langsung ngalakukeun tindakan saatos nampi bewara naon waé sareng ngajamin kerjasama 100% dina ngarengsekeun masalah sapertos kitu.