Мэдээ - TOF (Нислэгийн цаг) системийн үндсэн зарчим ба хэрэглээ

Шуурхай нийтлэл авахын тулд манай сошиал медиад бүртгүүлнэ үү

Энэхүү цуврал нь уншигчдад Нислэгийн Цаг (TOF) системийн талаар гүнзгий бөгөөд дэвшилтэт ойлголт өгөх зорилготой юм. Агуулга нь шууд бус TOF (iTOF) болон шууд TOF (dTOF)-ийн дэлгэрэнгүй тайлбарыг багтаасан TOF системийн цогц тоймыг хамардаг. Эдгээр хэсгүүд нь системийн параметрүүд, тэдгээрийн давуу болон сул талууд, янз бүрийн алгоритмуудыг нарийвчлан авч үздэг. Мөн уг нийтлэлд босоо хөндий гадаргуугийн ялгаруулдаг лазер (VCSELs), дамжуулах болон хүлээн авах линз, CIS, APD, SPAD, SiPM зэрэг хүлээн авах мэдрэгч, ASIC зэрэг драйвер хэлхээ зэрэг TOF системийн янз бүрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг судалдаг.

TOF (Нислэгийн цаг)-ын танилцуулга

Үндсэн зарчмууд

TOF буюу Нислэгийн хугацаа гэдэг нь гэрэл тодорхой зайд туулах хугацааг тооцоолсноор зайг хэмжихэд ашигладаг арга юм. Энэ зарчим нь голчлон оптик TOF хувилбаруудад хэрэглэгддэг бөгөөд харьцангуй энгийн. Энэ үйл явц нь гэрлийн эх үүсвэрээс гэрлийн цацраг ялгаруулж, цацрагийн хугацааг тэмдэглэдэг. Дараа нь энэ гэрэл байнаас ойж, хүлээн авагчаар баригдаж, хүлээн авах хугацааг тэмдэглэнэ. Эдгээр хугацааны зөрүүг t гэж тэмдэглэснээр зайг тодорхойлно (d = гэрлийн хурд (c) × t / 2).

ToF мэдрэгчийн төрлүүд

ToF мэдрэгчийн хоёр үндсэн төрөл байдаг: оптик ба цахилгаан соронзон. Илүү түгээмэл тохиолддог оптик ToF мэдрэгчүүд нь зайг хэмжихэд ихэвчлэн хэт улаан туяаны мужид байдаг гэрлийн импульсийг ашигладаг. Эдгээр импульс нь мэдрэгчээс ялгарч, объектоос ойж, мэдрэгч рүү буцаж очдог бөгөөд тэнд аяллын хугацааг хэмжиж, зайг тооцоолоход ашигладаг. Үүний эсрэгээр цахилгаан соронзон ToF мэдрэгчүүд зайг хэмжихэд радар эсвэл лидар зэрэг цахилгаан соронзон долгионыг ашигладаг. Тэд ижил төстэй зарчмаар ажилладаг боловч өөр орчин ашигладаг.зайн хэмжилт.

ToF мэдрэгчийн хэрэглээ

ToF мэдрэгчүүд нь олон талын ач холбогдолтой бөгөөд янз бүрийн салбарт нэгтгэгдсэн:

Робот техник:Саад бэрхшээлийг илрүүлэх, навигаци хийхэд ашигладаг. Жишээлбэл, Roomba болон Boston Dynamics-ийн Atlas зэрэг роботууд хүрээлэн буй орчноо зураглах, хөдөлгөөнийг төлөвлөхдөө ToF гүний камер ашигладаг.

Аюулгүй байдлын системүүд:Халдагчдыг илрүүлэх, дохиолол асаах эсвэл камерын системийг идэвхжүүлэх хөдөлгөөн мэдрэгчүүдэд түгээмэл байдаг.

Автомашины үйлдвэрлэл:Дасан зохицох хурдны хяналт болон мөргөлдөөнөөс зайлсхийх зорилгоор жолоочийн туслах системд багтсан бөгөөд шинэ тээврийн хэрэгслийн загваруудад улам бүр түгээмэл болж байна.

Анагаах ухааны салбарОптик когерент томографи (OCT) зэрэг инвазив бус дүрслэл, оношлогоонд ашигладаг бөгөөд өндөр нягтралтай эдийн зургийг гаргадаг.

Хэрэглээний электроникНүүр царай таних, биометрийн баталгаажуулалт, дохио зангаа таних зэрэг функцуудыг ашиглахын тулд ухаалаг утас, таблет болон зөөврийн компьютерт нэгтгэсэн.

Дронууд:Навигаци, мөргөлдөөнөөс зайлсхийх, нууцлал болон нисэхийн асуудлыг шийдвэрлэхэд ашигладаг

TOF системийн архитектур

Ердийн TOF систем нь зайн хэмжилтийг хийх хэд хэдэн гол бүрэлдэхүүн хэсгээс бүрдэнэ. Үүнд:

· Дамжуулагч (Tx):Үүнд лазер гэрлийн эх үүсвэр, голчлон ... орноVCSEL, лазерыг жолоодох ASIC драйвер хэлхээ, коллиматор линз эсвэл дифракцийн оптик элементүүд гэх мэт цацрагийн хяналтын оптик бүрэлдэхүүн хэсгүүд, шүүлтүүрүүд.
· Хүлээн авагч (Rx):Энэ нь хүлээн авагч талын линз болон шүүлтүүрүүд, TOF системээс хамааран CIS, SPAD, эсвэл SiPM зэрэг мэдрэгчүүд, мөн хүлээн авагч чипээс их хэмжээний өгөгдлийг боловсруулах дүрс дохионы процессор (ISP)-ээс бүрдэнэ.
·Эрчим хүчний менежмент:Тогтвортой байдлыг удирдахVCSEL-ийн гүйдлийн хяналт болон SPAD-ийн өндөр хүчдэлийн хяналт нь маш чухал бөгөөд эрчим хүчний найдвартай удирдлага шаарддаг.
· Програм хангамжийн давхарга:Үүнд firmware, SDK, OS болон програмын давхарга багтана.

Энэхүү архитектур нь VCSEL-ээс үүсэлтэй, оптик бүрэлдэхүүн хэсгүүдээр өөрчлөгдсөн лазер туяа орон зайгаар хэрхэн дамжин өнгөрч, объектоос ойж, хүлээн авагч руу хэрхэн буцаж ирдэгийг харуулж байна. Энэ процессын цагийн хуваарийн тооцоолол нь зай эсвэл гүний мэдээллийг илчилдэг. Гэсэн хэдий ч энэхүү архитектур нь цувралд сүүлд хэлэлцэх нарны гэрлээс үүдэлтэй дуу чимээ эсвэл тусгалаас үүссэн олон замын дуу чимээ зэрэг дуу чимээний замыг хамрахгүй.

TOF системийн ангилал

TOF системүүдийг голчлон зай хэмжих техникээр нь ангилдаг: шууд TOF (dTOF) болон шууд бус TOF (iTOF), тус бүр нь өөр өөр техник хангамж болон алгоритмын арга барилтай. Цуврал нь эхлээд тэдгээрийн зарчмуудыг тодорхойлж, дараа нь давуу тал, бэрхшээл, системийн параметрүүдийн харьцуулсан шинжилгээг гүнзгийрүүлэн авч үздэг.

TOF-ийн энгийн мэт санагдах зарчим болох гэрлийн импульс ялгаруулах болон түүний буцаж ирэхийг илрүүлэх замаар зайг тооцоолох боловч нарийн төвөгтэй байдал нь буцаж ирж буй гэрлийг орчны гэрлээс ялгахад оршино. Үүнийг өндөр дохио-шуугианы харьцаанд хүрэхийн тулд хангалттай тод гэрэл ялгаруулах, орчны гэрлийн хөндлөнгийн оролцоог багасгахын тулд зохих долгионы уртыг сонгох замаар шийддэг. Өөр нэг арга бол гар чийдэнтэй SOS дохиотой адил ялгарч буй гэрлийг буцаж ирэхэд ялгарах боломжтой болгохын тулд кодлох явдал юм.

Энэхүү цуврал нь dTOF болон iTOF-г харьцуулж, тэдгээрийн ялгаа, давуу тал, бэрхшээлийг нарийвчлан хэлэлцэж, TOF системүүдийг тэдгээрийн өгсөн мэдээллийн нарийн төвөгтэй байдалд үндэслэн 1D TOF-ээс 3D TOF хүртэл ангилдаг.

dTOF

Шууд TOF нь фотоны нислэгийн хугацааг шууд хэмждэг. Үүний гол бүрэлдэхүүн хэсэг болох Дан Фотоны Цасан Нурууны Диод (SPAD) нь ганц фотонуудыг илрүүлэхэд хангалттай мэдрэмтгий байдаг. dTOF нь фотоны ирэх хугацааг хэмжихийн тулд Цагтай холбоотой Дан Фотоны Тооллого (TCSPC)-г ашигладаг бөгөөд тодорхой цагийн зөрүүний хамгийн өндөр давтамж дээр үндэслэн хамгийн магадлалтай зайг тооцоолохын тулд гистограмм үүсгэдэг.

iTOF

Шууд бус TOF нь нислэгийн хугацааг цацарсан болон хүлээн авсан долгионы хэлбэрийн фазын зөрүү дээр үндэслэн тооцоолдог бөгөөд энэ нь ихэвчлэн тасралтгүй долгион эсвэл импульсийн модуляцийн дохиог ашигладаг. iTOF нь цаг хугацааны явцад гэрлийн эрчмийг хэмжих стандарт дүрс мэдрэгчийн архитектурыг ашиглаж болно.

iTOF нь цаашлаад тасралтгүй долгионы модуляци (CW-iTOF) болон импульсийн модуляци (Pulsed-iTOF) гэж хуваагддаг. CW-iTOF нь ялгарсан болон хүлээн авсан синусоид долгионы хоорондох фазын шилжилтийг хэмждэг бол Pulsed-iTOF нь дөрвөлжин долгионы дохиог ашиглан фазын шилжилтийг тооцоолдог.

Цаашид унших материал:

Википедиа. (nd). Нислэгийн цаг. Авсан хаяг:https://en.wikipedia.org/wiki/Time_of_flight
Sony Semiconductor Solutions Group. (nd). ToF (Нислэгийн цаг) | Зургийн мэдрэгчийн нийтлэг технологи. Эх сурвалж:https://www.sony-semicon.com/en/technologies/tof
Майкрософт. (2021, 2-р сарын 4). Майкрософтын Time Of Flight (ToF)-ын танилцуулга - Azure Depth Platform. -с авсанhttps://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft-time-of-flight-tof
ESCATEC. (2023, 3-р сарын 2). Нислэгийн цаг (TOF) мэдрэгч: Гүнзгий тойм ба хэрэглээ. Эх сурвалж:https://www.escatec.com/news/time-of-flight-tof-sensors-an-in-depth-overview-and-applications

Вэб хуудаснаасhttps://faster-than-light.net/TOFSystem_C1/

Зохиогч: Чао Гуан

Анхааруулга:

Манай вэбсайт дээр тавигдсан зарим зургийг боловсрол, мэдээлэл солилцох зорилгоор интернет болон Википедиагаас цуглуулсан болохыг бид үүгээр мэдэгдэж байна. Бид бүх бүтээгчийн оюуны өмчийн эрхийг хүндэтгэдэг. Эдгээр зургийг ашиглах нь арилжааны ашиг олох зорилгогүй болно.

Хэрэв та ашигласан контентын аль нэг нь таны зохиогчийн эрхийг зөрчиж байна гэж үзэж байгаа бол бидэнтэй холбоо барина уу. Бид оюуны өмчийн хууль тогтоомжийг дагаж мөрдөхийн тулд зургийг устгах эсвэл зохих эх сурвалжийг оруулах зэрэг зохих арга хэмжээг авахад бэлэн байна. Бидний зорилго бол агуулгаар баялаг, шударга, бусдын оюуны өмчийн эрхийг хүндэтгэдэг платформыг хадгалах явдал юм.

Дараах имэйл хаягаар бидэнтэй холбогдоно уу:sales@lumispot.cnБид аливаа мэдэгдэл хүлээн авмагц нэн даруй арга хэмжээ авах үүрэг хүлээдэг бөгөөд иймэрхүү асуудлыг шийдвэрлэхэд 100% хамтран ажиллахаа баталгаажуулдаг.