Warta - Prinsip Dasar sareng aplikasi Sistem TOF (Waktu Penerbangan).

Ngalanggan kana Media Sosial Kami Pikeun Posting Ajakan

Séri ieu tujuanana pikeun masihan pamiarsa pamahaman anu jero sareng progresif ngeunaan sistem Time of Flight (TOF). Eusi nyertakeun tinjauan komprehensif ngeunaan sistem TOF, kalebet katerangan lengkep ngeunaan TOF henteu langsung (iTOF) sareng TOF langsung (dTOF). Bagian ieu delve kana parameter sistem, kaunggulan jeung kalemahan maranéhanana, sarta sagala rupa algoritma. Tulisan éta ogé ngajalajah komponén-komponén anu béda tina sistem TOF, sapertos Vertical Cavity Surface Emitting Lasers (VCSELs), lénsa transmisi sareng panarimaan, sensor panarima sapertos CIS, APD, SPAD, SiPM, sareng sirkuit supir sapertos ASIC.

Perkenalan TOF (Waktu Penerbangan)

Prinsip Dasar

TOF, nangtung pikeun Time of Flight, nyaéta métode anu digunakeun pikeun ngukur jarak ku cara ngitung waktu nu diperlukeun cahaya pikeun ngarambat jarak nu tangtu dina médium. Prinsip ieu utamana dilarapkeun dina skenario TOF optik sarta relatif lugas. Prosésna ngalibatkeun sumber cahaya anu ngaluarkeun sinar cahaya, sareng waktos émisina dirékam. Cahya ieu teras mantulkeun udagan, direbut ku panarima, sareng waktos panarimaan dicatet. Beda dina waktu ieu, dilambangkeun t, nangtukeun jarak (d = laju cahaya (c) × t / 2).

Jinis ToF Sénsor

Aya dua jinis utama sénsor ToF: optik sareng éléktromagnétik. Sensor ToF optik, nu leuwih umum, ngagunakeun pulsa cahaya, ilaharna dina rentang infra red, pikeun pangukuran jarak. Pulsa ieu dipancarkeun tina sénsor, ngeunteung hiji obyék, sareng balik deui ka sénsor, dimana waktos perjalanan diukur sareng dianggo pikeun ngitung jarak. Sabalikna, sénsor ToF éléktromagnétik ngagunakeun gelombang éléktromagnétik, sapertos radar atanapi lidar, pikeun ngukur jarak. Aranjeunna beroperasi dina prinsip nu sarupa tapi ngagunakeun medium béda pikeunpangukuran jarak.

Aplikasi tina ToF Sénsor

Sensor ToF serbaguna sareng parantos diintegrasikeun kana sababaraha widang:

Robotika:Dipaké pikeun deteksi halangan jeung navigasi. Salaku conto, robot sapertos Roomba sareng Atlas Boston Dynamics nganggo kaméra jero ToF pikeun pemetaan lingkunganana sareng ngarencanakeun gerakan.

Systems Kaamanan:Sensor gerak umum pikeun ngadeteksi panyawat, micu alarm, atanapi ngaktipkeun sistem kaméra.

Industri Otomotif:Dilebetkeun dina sistem bantosan supir pikeun kontrol pesiar adaptif sareng ngahindarkeun tabrakan, janten langkung umum dina modél kendaraan énggal.

Médis Widang: Gawé dina pencitraan non-invasif sareng diagnostik, sapertos tomografi kohérénsi optik (OCT), ngahasilkeun gambar jaringan résolusi luhur.

Éléktronik Konsumén: Diintegrasikeun kana smartphone, tablet, sareng laptop pikeun fitur sapertos pangenal raray, auténtikasi biometrik, sareng pangenal sapuan.

Drones:Dimangpaatkeun pikeun navigasi, ngahindarkeun tabrakan, sareng pikeun ngarengsekeun masalah privasi sareng penerbangan

Arsitéktur Sistim TOF

Hiji sistem TOF has diwangun ku sababaraha komponén konci pikeun ngahontal ukuran jarak sakumaha ditétélakeun:

· Pamancar (Tx):Ieu ngawengku sumber lampu laser, utamana aVCSEL, sirkuit supir ASIC pikeun ngajalankeun laser, sarta komponén optik pikeun kontrol beam kayaning collimating lénsa atawa elemen optik difraktif, sarta saringan.
· Panarima (Rx):Ieu diwangun ku lénsa sareng saringan dina tungtung panarima, sénsor sapertos CIS, SPAD, atanapi SiPM gumantung kana sistem TOF, sareng Prosesor Sinyal Gambar (ISP) pikeun ngolah data anu ageung tina chip panarima.
·Manajemén kakuatan:Ngatur stabilkontrol ayeuna keur VCSEL jeung tegangan tinggi pikeun SPADs krusial, merlukeun manajemén kakuatan mantap.
· Lapisan parangkat lunak:Ieu kalebet firmware, SDK, OS, sareng lapisan aplikasi.

Arsitéktur nunjukkeun kumaha sinar laser, asalna tina VCSEL sareng dirobih ku komponén optik, ngarambat ngaliwatan rohangan, ngagambarkeun hiji obyék, sareng uih deui ka panarima. Itungan waktu selang dina prosés ieu nembongkeun informasi jarak atawa jero. Sanajan kitu, arsitéktur ieu teu nutupan jalur noise, kayaning noise-ngainduksi cahya panonpoé atawa noise multi-jalur tina reflections, nu dibahas engké dina séri.

Klasifikasi TOF Systems

Sistem TOF utamana digolongkeun dumasar kana téknik pangukuran jarakna: TOF langsung (dTOF) jeung TOF teu langsung (iTOF), masing-masing mibanda pendekatan hardware jeung algoritma anu béda. Runtuyan ieu mimitina outlines prinsip maranéhna saméméh delving kana analisis komparatif kaunggulan maranéhanana, tantangan, sarta parameter sistem.

Sanaos prinsip TOF anu katingalina saderhana - ngaluarkeun pulsa cahaya sareng ngadeteksi mulangna pikeun ngitung jarak - pajeulitna aya dina ngabédakeun cahaya anu balik tina lampu ambient. Ieu diungkulan ku cara ngaluarkeun cahaya anu cukup caang pikeun ngahontal rasio sinyal-ka-noise anu luhur sareng milih panjang gelombang anu pas pikeun ngaleutikan gangguan cahaya lingkungan. Pendekatan anu sanés nyaéta ngodekeun cahaya anu dipancarkeun supados tiasa dibédakeun nalika uih deui, sami sareng sinyal SOS kalayan senter.

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

dTOF

TOF langsung langsung ngukur waktu hiber foton. Komponén konci na, Single Photon Avalanche Diode (SPAD), cukup sénsitip pikeun ngadeteksi foton tunggal. dTOF ngagunakeun Time Correlated Single Photon Counting (TCSPC) pikeun ngukur waktu datangna foton, ngawangun histogram pikeun nyimpulkeun jarak nu paling dipikaresep dumasar kana frékuénsi pangluhurna bédana waktu nu tangtu.

iTOF

TOF teu langsung ngitung waktu hiber dumasar kana bédana fase antara gelombang dipancarkeun jeung ditampa, ilaharna ngagunakeun gelombang kontinyu atawa sinyal modulasi pulsa. iTOF tiasa nganggo arsitéktur sensor gambar standar, ngukur inténsitas cahaya dina waktosna.

iTOF dibagi deui kana modulasi gelombang kontinyu (CW-iTOF) sareng modulasi pulsa (Pulsed-iTOF). CW-iTOF ngukur pergeseran fase antara gelombang sinusoida anu dipancarkeun sareng anu ditampa, sedengkeun Pulsed-iTOF ngitung pergeseran fase nganggo sinyal gelombang kuadrat.

Bacaan salajengna:

Wikipedia. (nd). Waktos hiber. Dicokot tihttps://en.wikipedia.org/wiki/Time_of_flight
Sony Semiconductor Solutions Grup. (nd). ToF (Waktu hiber) | Téhnologi umum tina Sénsor Gambar. Dicokot tihttps://www.sony-semicon.com/en/technologies/tof
Microsoft. (2021, 4 Pébruari). Intro pikeun Microsoft Time Of Flight (ToF) - Azure Depth Platform. Dicokot tihttps://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft-time-of-flight-tof
ESCATEC. (2023, 2 Maret). Sénsor Waktu Penerbangan (TOF): Tinjauan sareng Aplikasi anu jero. Dicokot tihttps://www.escatec.com/news/time-of-flight-tof-sensors-an-in-depth-overview-and-applications

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

ku pangarang: Chao Guang

Bantahan:

Kami ku ieu nyatakeun yén sababaraha gambar anu dipidangkeun dina halaman wéb kami dikumpulkeun tina Internét sareng Wikipédia, kalayan tujuan pikeun ngamajukeun pendidikan sareng babagi inpormasi. Urang hormat hak cipta intelektual sadaya panyipta. Pamakéan gambar ieu teu dimaksudkeun pikeun gain komérsial.

Upami anjeun yakin yén salah sahiji eusi anu dianggo ngalanggar hak cipta anjeun, mangga ngahubungi kami. Kami leuwih ti daék nyandak ukuran luyu, kaasup nyoplokkeun gambar atawa nyadiakeun atribusi ditangtoskeun, pikeun mastikeun patuh kana hukum jeung peraturan hak cipta intelektual. Tujuan kami nyaéta pikeun ngajaga platform anu beunghar ku eusi, adil, sareng ngahormatan hak cipta intelektual batur.

Mangga ngahubungan kami di alamat surélék di handap ieu:sales@lumispot.cn. Kami komitmen pikeun ngalakukeun tindakan langsung saatos nampi béwara sareng ngajamin 100% gawé babarengan dina ngarengsekeun masalah sapertos kitu.