برای ارسال سریع در رسانه های اجتماعی ما مشترک شوید
This series aims to provide readers with an in-depth and progressive understanding of the Time of Flight (TOF) system. The content covers a comprehensive overview of TOF systems, including detailed explanations of both indirect TOF (iTOF) and direct TOF (dTOF). این بخش ها به پارامترهای سیستم ، مزایا و معایب آنها و الگوریتم های مختلف می پردازند. The article also explores the different components of TOF systems, such as Vertical Cavity Surface Emitting Lasers (VCSELs), transmission and reception lenses, receiving sensors like CIS, APD, SPAD, SiPM, and driver circuits like ASICs.
مقدمه ای برای TOF (زمان پرواز)
اصول اساسی
TOF, standing for Time of Flight, is a method used to measure distance by calculating the time it takes for light to travel a certain distance in a medium. این اصل در درجه اول در سناریوهای TOF نوری اعمال می شود و نسبتاً ساده است. این فرایند شامل یک منبع نوری است که پرتوی نور را منتشر می کند ، با زمان انتشار ثبت شده. این چراغ سپس یک هدف را منعکس می کند ، توسط یک گیرنده اسیر می شود و زمان پذیرش ذکر می شود. تفاوت در این زمان ها ، مشخص شده به عنوان t ، فاصله (D = سرعت نور (C) × T / 2) را تعیین می کند.
انواع سنسورهای TOF
دو نوع اصلی سنسور TOF وجود دارد: نوری و الکترومغناطیسی. سنسورهای TOF نوری ، که رایج تر هستند ، از پالس های نور ، به طور معمول در محدوده مادون قرمز ، برای اندازه گیری فاصله استفاده می کنند. These pulses are emitted from the sensor, reflect off an object, and return to the sensor, where the travel time is measured and used to calculate distance. در مقابل ، سنسورهای TOF الکترومغناطیسی از امواج الکترومغناطیسی مانند رادار یا لیدار برای اندازه گیری فاصله استفاده می کنند. آنها بر اساس یک اصل مشابه کار می کنند اما از یک رسانه متفاوت استفاده می کننداندازه گیری فاصله.
برنامه های سنسورهای TOF
سنسورهای TOF همه کاره هستند و در زمینه های مختلف ادغام شده اند:
رباتیک:برای تشخیص و ناوبری مانع استفاده می شود. به عنوان مثال ، روبات هایی مانند Atlas Roomba و Boston Dynamics از دوربین های عمق TOF برای نقشه برداری از محیط اطراف خود و برنامه ریزی حرکات استفاده می کنند.
سیستم های امنیتی:در سنسورهای حرکتی برای تشخیص متجاوزان ، تحریک آلارم یا فعال کردن سیستم های دوربین مشترک است.
حوزه پزشکی: در تصویربرداری و تشخیص غیر تهاجمی ، مانند توموگرافی انسجام نوری (OCT) ، تولید تصاویر بافت با وضوح بالا.
لوازم الکترونیکی مصرف کننده: برای ویژگی هایی مانند تشخیص چهره ، احراز هویت بیومتریک و تشخیص ژست در تلفن های هوشمند ، تبلت ها و لپ تاپ ها ادغام شده است.
هواپیماهای بدون سرنشین:برای ناوبری ، جلوگیری از برخورد و در پرداختن به حریم خصوصی و نگرانی های حمل و نقل هوایی استفاده شده است
معماری سیستم توف
یک سیستم TOF معمولی از چندین مؤلفه اصلی برای دستیابی به اندازه گیری فاصله همانطور که شرح داده شده است تشکیل شده است:
· فرستنده (TX):این شامل یک منبع نور لیزر ، عمدتا aVCSEL
· گیرنده (RX):
·مدیریت انرژی:مدیریت پایدارکنترل فعلی برای VCSEL و ولتاژ بالا برای SPAD بسیار مهم است و نیاز به مدیریت قدرت قوی دارد.
· لایه نرم افزاری:این شامل سیستم عامل ، SDK ، سیستم عامل و لایه برنامه است.
The architecture demonstrates how a laser beam, originating from the VCSEL and modified by optical components, travels through space, reflects off an object, and returns to the receiver. محاسبه زمان در این فرآیند اطلاعات فاصله یا عمق را نشان می دهد. However, this architecture does not cover noise paths, such as sunlight-induced noise or multi-path noise from reflections, which are discussed later in the series.
طبقه بندی سیستم های TOF
dtof
مستقیم TOF مستقیماً زمان پرواز فوتون را اندازه گیری می کند. مؤلفه اصلی آن ، دیود بهمن تک فوتون (SPAD) ، به اندازه کافی حساس است تا فوتون های منفرد را تشخیص دهد. dTOF employs Time Correlated Single Photon Counting (TCSPC) to measure the time of photon arrivals, constructing a histogram to deduce the most likely distance based on the highest frequency of a particular time difference.
ittof
Indirect TOF calculates flight time based on the phase difference between emitted and received waveforms, commonly using continuous wave or pulse modulation signals. ITOF می تواند از معماری سنسور تصویر استاندارد استفاده کند و شدت نور را به مرور زمان اندازه گیری کند.
خواندن آینده:
- ویکی پدیا. (nd). Time of flight. Retrieved from
- Microsoft. (2021 ، 4 فوریه). Intro to Microsoft Time Of Flight (ToF) - Azure Depth Platform. Retrieved fromhttps://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft-time-of-of-tof
- ESCATEC. (2023 ، 2 مارس). Time of Flight (TOF) Sensors: An In-Depth Overview and Applications. Retrieved fromhttps://www.escatec.com/news/time-offlight-tof-sensors-an-in-depth-overview-and-applications
توسط نویسنده: Chao Guang
سلب مسئولیت:
لطفا در آدرس ایمیل زیر با ما تماس بگیرید:sales@lumispot.cnبشر We commit to taking immediate action upon receiving any notification and guarantee 100% cooperation in resolving any such issues.
زمان پست: 18-2023 دسامبر