Newyddion - Egwyddor Sylfaenol a chymhwysiad System TOF (Amser Hedfan).

Tanysgrifiwch i'n Cyfryngau Cymdeithasol Ar Gyfer Post Prydlon

Nod y gyfres hon yw rhoi dealltwriaeth fanwl a chynyddol i ddarllenwyr o'r system Amser Hedfan (TOF). Mae'r cynnwys yn cynnwys trosolwg cynhwysfawr o systemau TOF, gan gynnwys esboniadau manwl o TOF anuniongyrchol (iTOF) a TOF uniongyrchol (dTOF). Mae'r adrannau hyn yn ymchwilio i baramedrau system, eu manteision a'u hanfanteision, ac amrywiol algorithmau. Mae'r erthygl hefyd yn archwilio gwahanol gydrannau systemau TOF, megis Laserau Allyrru Arwyneb Ceudod Fertigol (VCSELs), lensys trosglwyddo a derbyn, synwyryddion derbyn fel CIS, APD, SPAD, SiPM, a chylchedau gyrrwr fel ASICs.

Cyflwyniad i TOF (Amser Hedfan)

Egwyddorion Sylfaenol

Mae TOF, sy'n sefyll am Amser Hedfan, yn ddull a ddefnyddir i fesur pellter trwy gyfrifo'r amser y mae'n ei gymryd i olau deithio pellter penodol mewn cyfrwng. Mae'r egwyddor hon yn cael ei chymhwyso'n bennaf mewn senarios TOF optegol ac mae'n gymharol syml. Mae'r broses yn cynnwys ffynhonnell golau yn allyrru pelydryn o olau, gan gofnodi amser yr allyriadau. Yna mae'r golau hwn yn adlewyrchu oddi ar darged, yn cael ei ddal gan dderbynnydd, a nodir amser derbyn. Mae'r gwahaniaeth yn yr amseroedd hyn, a ddynodir fel t, yn pennu'r pellter (d = buanedd golau (c) × t / 2).

Mathau o Synwyryddion ToF

Mae dau brif fath o synwyryddion ToF: optegol ac electromagnetig. Mae synwyryddion optegol ToF, sy'n fwy cyffredin, yn defnyddio corbys golau, yn nodweddiadol yn yr ystod isgoch, ar gyfer mesur pellter. Mae'r corbys hyn yn cael eu hallyrru o'r synhwyrydd, yn adlewyrchu gwrthrych, ac yn dychwelyd i'r synhwyrydd, lle mae'r amser teithio yn cael ei fesur a'i ddefnyddio i gyfrifo pellter. Mewn cyferbyniad, mae synwyryddion ToF electromagnetig yn defnyddio tonnau electromagnetig, fel radar neu lidar, i fesur pellter. Maent yn gweithredu ar egwyddor debyg ond yn defnyddio cyfrwng gwahanol ar gyfermesur pellter.

Cymhwyso Synwyryddion ToF

Mae synwyryddion ToF yn amlbwrpas ac wedi'u hintegreiddio i wahanol feysydd:

Roboteg:Defnyddir ar gyfer canfod rhwystrau a llywio. Er enghraifft, mae robotiaid fel Roomba ac Atlas Boston Dynamics yn cyflogi camerâu dyfnder ToF ar gyfer mapio eu hamgylchedd a chynllunio symudiadau.

Systemau Diogelwch:Synwyryddion symudiad cyffredin ar gyfer canfod tresmaswyr, sbarduno larymau, neu actifadu systemau camera.

Diwydiant Modurol:Wedi'i ymgorffori mewn systemau cymorth gyrrwr ar gyfer rheoli mordeithiau addasol ac osgoi gwrthdrawiadau, gan ddod yn fwyfwy cyffredin mewn modelau cerbydau newydd.

Maes Meddygol: Wedi'i gyflogi mewn delweddu a diagnosteg anfewnwthiol, fel tomograffeg cydlyniad optegol (OCT), gan gynhyrchu delweddau meinwe cydraniad uchel.

Electroneg Defnyddwyr: Wedi'i integreiddio i ffonau smart, tabledi, a gliniaduron ar gyfer nodweddion fel adnabod wynebau, dilysu biometrig, ac adnabod ystumiau.

Dronau:Fe'i defnyddir ar gyfer llywio, osgoi gwrthdrawiadau, ac i fynd i'r afael â phryderon preifatrwydd a hedfan

Pensaernïaeth System TOF

Mae system TOF nodweddiadol yn cynnwys sawl cydran allweddol i gyflawni'r mesuriad pellter fel y disgrifir:

· Trosglwyddydd (Tx):Mae hyn yn cynnwys ffynhonnell golau laser, yn bennaf aVCSEL, cylched gyrrwr ASIC i yrru'r laser, a chydrannau optegol ar gyfer rheoli trawst fel lensys gwrthdaro neu elfennau optegol diffractive, a hidlwyr.
· Derbynnydd (Rx):Mae hyn yn cynnwys lensys a hidlwyr ar y pen derbyn, synwyryddion fel CIS, SPAD, neu SiPM yn dibynnu ar y system TOF, a Phrosesydd Arwyddion Delwedd (ISP) ar gyfer prosesu llawer iawn o ddata o'r sglodyn derbynnydd.
·Rheoli pŵer:Rheoli sefydlogmae rheolaeth gyfredol ar gyfer VCSELs a foltedd uchel ar gyfer SPADs yn hanfodol, sy'n gofyn am reolaeth pŵer gadarn.
· Haen Meddalwedd:Mae hyn yn cynnwys firmware, SDK, OS, a haen cais.

Mae'r bensaernïaeth yn dangos sut mae pelydr laser, sy'n tarddu o'r VCSEL ac wedi'i addasu gan gydrannau optegol, yn teithio trwy'r gofod, yn adlewyrchu oddi ar wrthrych, ac yn dychwelyd i'r derbynnydd. Mae'r cyfrifiad treigl amser yn y broses hon yn datgelu gwybodaeth pellter neu ddyfnder. Fodd bynnag, nid yw'r bensaernïaeth hon yn cwmpasu llwybrau sŵn, megis sŵn a achosir gan olau'r haul neu sŵn aml-lwybr o adlewyrchiadau, a drafodir yn ddiweddarach yn y gyfres.

Dosbarthiad Systemau TOF

Mae systemau TOF yn cael eu categoreiddio'n bennaf yn ôl eu technegau mesur pellter: TOF uniongyrchol (dTOF) a TOF anuniongyrchol (iTOF), pob un â chaledwedd unigryw a dulliau algorithmig. I ddechrau mae'r gyfres yn amlinellu eu hegwyddorion cyn ymchwilio i ddadansoddiad cymharol o'u manteision, eu heriau, a pharamedrau'r system.

Er gwaethaf egwyddor ymddangosiadol syml TOF - allyrru pwls golau a chanfod ei ddychwelyd i gyfrifo pellter - mae'r cymhlethdod yn gorwedd wrth wahaniaethu rhwng golau sy'n dychwelyd a golau amgylchynol. Eir i'r afael â hyn trwy allyrru golau digon llachar i gyflawni cymhareb signal-i-sŵn uchel a dewis tonfeddi priodol i leihau ymyrraeth golau amgylcheddol. Ymagwedd arall yw amgodio'r golau a allyrrir i'w wneud yn wahaniaethol ar ôl dychwelyd, yn debyg i signalau SOS gyda fflachlamp.

Mae'r gyfres yn mynd ymlaen i gymharu dTOF ac iTOF, gan drafod eu gwahaniaethau, manteision, a heriau yn fanwl, ac yn categoreiddio systemau TOF ymhellach yn seiliedig ar gymhlethdod y wybodaeth a ddarperir ganddynt, yn amrywio o 1D TOF i 3D TOF.

dTOF

Mae Direct TOF yn mesur amser hedfan y ffoton yn uniongyrchol. Mae ei gydran allweddol, y Deuod Avalanche Ffoton Sengl (SPAD), yn ddigon sensitif i ganfod ffotonau sengl. Mae dTOF yn defnyddio Cyfrif Ffotonau Sengl Cydberthynol Amser (TCSPC) i fesur amser cyrraedd ffotonau, gan lunio histogram i ddiddwytho'r pellter mwyaf tebygol yn seiliedig ar amlder uchaf gwahaniaeth amser penodol.

iTOF

Mae TOF anuniongyrchol yn cyfrifo amser hedfan yn seiliedig ar y gwahaniaeth cyfnod rhwng tonffurfiau a allyrrir ac a dderbynnir, gan ddefnyddio signalau modiwleiddio tonnau parhaus neu guriad parhaus. Gall iTOF ddefnyddio pensaernïaeth synhwyrydd delwedd safonol, gan fesur dwyster golau dros amser.

Mae iTOF yn cael ei rannu ymhellach yn fodyliad tonnau parhaus (CW-iTOF) a modiwleiddio curiad y galon (Pulsed-iTOF). Mae CW-iTOF yn mesur y newid cam rhwng tonnau sinwsoidaidd a allyrrir ac a dderbynnir, tra bod Pulsed-iTOF yn cyfrifo symudiad cam gan ddefnyddio signalau tonnau sgwâr.

Darllen Pellach:

Wicipedia. (dd). Amser hedfan. Adalwyd ohttps://cy.wikipedia.org/wiki/Time_of_flight
Grŵp Atebion Lled-ddargludyddion Sony. (dd). ToF (Amser Hedfan) | Technoleg Gyffredin Synwyryddion Delwedd. Adalwyd ohttps://www.sony-semicon.com/cy/technologies/tof
Microsoft. (2021, Chwefror 4). Cyflwyniad i Amser Hedfan Microsoft (ToF) - Platfform Dyfnder Azure. Adalwyd ohttps://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft-time-of-flight-tof
ESCATEC. (2023, Mawrth 2). Synwyryddion Amser Hedfan (TOF): Trosolwg a Chymwysiadau Manwl. Adalwyd ohttps://www.escatec.com/news/time-of-flight-tof-sensors-an-in-depth-overview-and-applications

O'r dudalen wehttps://faster-than-light.net/TOFSystem_C1/

gan yr awdur: Chao Guang

Ymwadiad:

Rydym yn datgan drwy hyn bod rhai o'r delweddau a ddangosir ar ein gwefan yn cael eu casglu o'r Rhyngrwyd a Wicipedia, gyda'r nod o hyrwyddo addysg a rhannu gwybodaeth. Rydym yn parchu hawliau eiddo deallusol pob creawdwr. Nid yw'r defnydd o'r delweddau hyn wedi'i fwriadu ar gyfer elw masnachol.

Os ydych yn credu bod unrhyw ran o'r cynnwys a ddefnyddir yn torri eich hawlfraint, cysylltwch â ni. Rydym yn fwy na pharod i gymryd mesurau priodol, gan gynnwys tynnu delweddau neu ddarparu priodoliad priodol, i sicrhau cydymffurfiaeth â chyfreithiau a rheoliadau eiddo deallusol. Ein nod yw cynnal llwyfan sy'n gyfoethog o ran cynnwys, yn deg, ac yn parchu hawliau eiddo deallusol eraill.

Cysylltwch â ni yn y cyfeiriad e-bost canlynol:sales@lumispot.cn. Rydym yn ymrwymo i weithredu ar unwaith ar ôl derbyn unrhyw hysbysiad ac yn gwarantu cydweithrediad 100% wrth ddatrys unrhyw faterion o'r fath.