Abonnéiert Iech op Eis Social Media Fir Prompt Post
Dës Serie zielt fir de Lieser en am-Déift a progressiv Verständnis vum Time of Flight (TOF) System ze bidden. Den Inhalt deckt eng ëmfaassend Iwwersiicht vun TOF Systemer, dorënner detailléiert Erklärungen souwuel indirekten TOF (iTOF) an direkten TOF (dTOF). Dës Sektiounen verdéiwen a Systemparameter, hir Virdeeler an Nodeeler, a verschidde Algorithmen. Den Artikel exploréiert och déi verschidde Komponente vun TOF Systemer, wéi Vertical Cavity Surface Emitting Lasers (VCSELs), Iwwerdroung an Empfangslënsen, Empfangssensoren wéi CIS, APD, SPAD, SiPM, a Chaufferkreesser wéi ASICs.
Aféierung an TOF (Time of Flight)
Grondprinzipien
TOF, steet fir Time of Flight, ass eng Method déi benotzt gëtt fir Distanz ze moossen andeems d'Zäit berechent gëtt fir d'Liicht eng gewëssen Distanz an engem Medium ze reesen. Dëse Prinzip gëtt haaptsächlech an opteschen TOF Szenarie applizéiert an ass relativ einfach. De Prozess beinhalt eng Liichtquell déi e Liichtstrahl emittéiert, mat der Zäit vun der Emissioun opgeholl. Dëst Liicht reflektéiert dann vun engem Zil, gëtt vun engem Empfänger ageholl, an d'Zäit vum Empfang gëtt notéiert. Den Ënnerscheed an dësen Zäiten, als t bezeechent, bestëmmt d'Distanz (d = Liichtgeschwindegkeet (c) × t / 2).
Typen vun ToF Sensoren
Et ginn zwou primär Aarte vu ToF Sensoren: optesch an elektromagnetesch. Optesch ToF Sensoren, déi méi heefeg sinn, benotze Liichtimpulsen, typesch am Infraroutberäich, fir Distanzmessung. Dës Impulser ginn aus dem Sensor emittéiert, reflektéieren en Objet of a ginn zréck an de Sensor, wou d'Reeszäit gemooss gëtt a benotzt gëtt fir d'Distanz ze berechnen. Am Géigesaz, elektromagnetesch ToF Sensoren benotzen elektromagnetesch Wellen, wéi Radar oder Lidar, fir Distanz ze moossen. Si funktionnéieren op engem ähnleche Prinzip awer benotzen en anert Medium firDistanzmessung.
Uwendungen vun ToF Sensoren
ToF Sensoren si villsäiteg a goufen a verschidde Felder integréiert:
Robotik:Benotzt fir Hinderniserkennung an Navigatioun. Zum Beispill, Robotere wéi Roomba a Boston Dynamics Atlas benotzen ToF Déiftkameraen fir hir Ëmgéigend ze kartéieren a Beweegunge ze plangen.
Sécherheet Systemer:Allgemeng a Bewegungssensoren fir Andréngen z'entdecken, Alarm ausléisen oder Kamerasystemer aktivéieren.
Automotive Industrie:Integréiert a Chauffer-Assistent Systemer fir adaptiv Cruise Control a Kollisiounsvermeidung, ëmmer méi heefeg an neie Gefiermodeller.
Medical Feld: Beschäftegt an net-invasiv Imaging an Diagnostik, wéi optesch Kohärenztomographie (OCT), déi héichopléisende Tissuebiller produzéiert.
Konsument Elektronik: Integréiert a Smartphones, Pëllen a Laptops fir Features wéi Gesiichtserkennung, biometresch Authentifikatioun a Gesteerkennung.
Dronen:Benotzt fir Navigatioun, Kollisiounsvermeidung, a fir Privatsphär a Loftfaart Bedenken unzegoen
TOF System Architektur
En typesche TOF System besteet aus verschiddene Schlësselkomponenten fir d'Distanzmessung z'erreechen wéi beschriwwen:
· Sender (Tx):Dëst beinhalt eng Laser Liichtquell, haaptsächlech engVCSEL, e Chauffer Circuit ASIC fir de Laser ze fueren, an optesch Komponenten fir Strahlkontrolle wéi Collimating Lënsen oder diffraktiv optesch Elementer, a Filteren.
· Empfänger (Rx):Dëst besteet aus Lënsen a Filteren um Empfangsend, Sensoren wéi CIS, SPAD oder SiPM ofhängeg vum TOF System, an e Bildsignalprozessor (ISP) fir grouss Quantitéiten un Daten aus dem Empfängerchip ze veraarbecht.
·Power Management:Gestioun stabilaktuell Kontroll fir VCSELs an Héichspannung fir SPADs ass entscheedend, erfuerdert robust Kraaftmanagement.
· Software Layer:Dëst beinhalt Firmware, SDK, OS, an Applikatiounsschicht.
D'Architektur weist wéi e Laserstrahl, deen aus dem VCSEL staamt an duerch optesch Komponenten geännert gëtt, duerch de Weltraum reest, en Objet reflektéiert an zréck an den Empfänger. D'Time Lapse Berechnung an dësem Prozess weist Distanz- oder Déiftinformatioun. Wéi och ëmmer, dës Architektur deckt keng Kaméidi Weeër, wéi Sonneliicht-induzéiert Kaméidi oder Multi-Wee Kaméidi vu Reflexiounen, déi méi spéit an der Serie diskutéiert ginn.
Klassifikatioun vun TOF Systemer
TOF Systemer sinn haaptsächlech kategoriséiert duerch hir Distanzmessungstechniken: direkt TOF (dTOF) an indirekten TOF (iTOF), jidderee mat ënnerschiddlechen Hardware an algorithmesche Approche. D'Serie beschreift am Ufank hir Prinzipien ier se an eng komparativ Analyse vun hire Virdeeler, Erausfuerderungen a Systemparameter verdéiwen.
Trotz dem anscheinend einfache Prinzip vum TOF - e Liichtimpuls ofzestëmmen an seng Retour z'entdecken fir d'Distanz ze berechnen - läit d'Komplexitéit an der Differenzéierung vum zréckkommend Liicht vun der Ambientlicht. Dëst gëtt adresséiert andeems se genuch hell Liicht emittéieren fir en héije Signal-to-Geräisch Verhältnis z'erreechen an entspriechend Wellelängten auswielen fir d'Ëmweltliichtinterferenz ze minimiséieren. Eng aner Approche ass d'emittéiert Liicht ze kodéieren fir et z'ënnerscheeden beim Retour, ähnlech wéi SOS Signaler mat enger Taschenlamp.
D'Serie geet weider fir dTOF an iTOF ze vergläichen, hir Differenzen, Virdeeler an Erausfuerderungen am Detail ze diskutéieren, a weider TOF Systemer kategoriséieren op Basis vun der Komplexitéit vun Informatioun déi se ubidden, rangéiert vun 1D TOF bis 3D TOF.
dTOF
Direkt TOF moosst direkt d'Flugzäit vum Photon. Säi Schlësselkomponent, d'Single Photon Avalanche Diode (SPAD), ass sensibel genuch fir eenzel Photonen z'entdecken. dTOF benotzt Time Correlated Single Photon Counting (TCSPC) fir d'Zäit vun de Photonen Arrivée ze moossen, en Histogramm ze konstruéieren fir déi héchstwahrscheinlech Distanz ze baséieren op der héchster Frequenz vun engem bestëmmten Zäitdifferenz.
iTOF
Indirekt TOF berechent Fluchzäit baséiert op der Phasendifferenz tëscht emittéierten an erhalene Welleformen, allgemeng benotzt kontinuéierlech Wellen oder Pulsmodulatiounssignaler. iTOF kann Standard Bildsensorarchitekturen benotzen, d'Liichtintensitéit iwwer Zäit moossen.
iTOF ass weider ënnerdeelt a kontinuéierlech Wellemodulatioun (CW-iTOF) a Pulsmodulatioun (Pulsed-iTOF). CW-iTOF moosst d'Phaseverschiebung tëscht emittéierten a empfaangen sinusfërmege Wellen, während Pulsed-iTOF d'Phaseverschiebung mat Quadratwellensignaler berechent.
Weider Liesung:
- Wikipedia. (nd). Zäit vum Fluch. Recuperéiert vunhttps://en.wikipedia.org/wiki/Time_of_Flight
- Sony Semiconductor Solutions Group. (nd). ToF (Zäit vum Fluch) | Gemeinsam Technologie vun Bild Sensoren. Recuperéiert vunhttps://www.sony-semicon.com/en/technologies/tof
- Microsoft. (2021, 4. Februar). Intro zu Microsoft Time Of Flight (ToF) - Azure Depth Plattform. Recuperéiert vunhttps://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft-time-of-flight-tof
- ESCATEC. (2023, 2. Mäerz). Zäit vum Fluch (TOF) Sensoren: Eng Déift Iwwersiicht an Uwendungen. Recuperéiert vunhttps://www.escatec.com/news/time-of-flight-tof-sensors-an-in-depth-overview-and-applications
Vun der Websäithttps://faster-than-light.net/TOFSystem_C1/
vum Auteur: Chao Guang
Verzichterklärung:
Mir erklären domat datt e puer vun de Biller, déi op eiser Websäit ugewise ginn, vum Internet a Wikipedia gesammelt ginn, mam Zil d'Erzéiung an d'Informatiounsaustausch ze förderen. Mir respektéieren d'intellektuell Eegentumsrechter vun all Creatoren. D'Benotzung vun dëse Biller ass net fir kommerziell Gewënn geduecht.
Wann Dir mengt datt iergendeen vum benotzten Inhalt Äre Copyright verletzt, da kontaktéiert eis. Mir si méi wéi gewëllt entspriechend Moossnamen ze huelen, dorënner d'Biller ze läschen oder déi richteg Attributioun ze liwweren, fir d'Konformitéit mat den intellektuellen Eegentum Gesetzer a Reglementer ze garantéieren. Eist Zil ass et eng Plattform z'erhalen déi räich un Inhalt ass, fair ass an d'intellektuell Eegentumsrechter vun aneren respektéiert.
Kontaktéiert eis w.e.g. op der folgender E-Mailadress:sales@lumispot.cn. Mir verpflichte fir direkt Handlung ze huelen wann mir all Notifikatioun kréien a garantéieren 100% Zesummenaarbecht bei der Léisung vun esou Themen.
Post Zäit: Dez-18-2023