Բաժանորդագրվեք մեր սոցիալական ցանցերին՝ արագ հրապարակումներ կատարելու համար
Այս շարքը նպատակ ունի ընթերցողներին տրամադրել թռիչքի ժամանակի (TOF) համակարգի խորը և առաջադեմ ըմբռնում: Պարունակությունը ներառում է TOF համակարգերի համապարփակ ակնարկ, ներառյալ անուղղակի TOF-ի (iTOF) և ուղղակի TOF-ի (dTOF) մանրամասն բացատրությունները: Այս բաժինները խորանում են համակարգի պարամետրերի, դրանց առավելությունների և թերությունների, ինչպես նաև տարբեր ալգորիթմների մեջ: Հոդվածը նաև ուսումնասիրում է TOF համակարգերի տարբեր բաղադրիչները, ինչպիսիք են ուղղահայաց խոռոչի մակերևութային ճառագայթող լազերները (VCSEL), փոխանցման և ընդունման ոսպնյակները, ընդունող սենսորները, ինչպիսիք են CIS, APD, SPAD, SiPM, և դրայվերային սխեմաները, ինչպիսիք են ASIC-ները:
Ներածություն TOF-ին (թռիչքի ժամանակ)
Հիմնական սկզբունքներ
Թռիչքի ժամանակը (TOF) մեթոդ է, որն օգտագործվում է հեռավորությունը չափելու համար՝ հաշվարկելով լույսի որոշակի հեռավորություն անցնելու ժամանակը միջավայրում: Այս սկզբունքը հիմնականում կիրառվում է օպտիկական TOF սցենարներում և համեմատաբար պարզ է: Գործընթացը ներառում է լույսի աղբյուրի կողմից լույսի փունջ արձակելը, որի ընթացքում գրանցվում է արձակման ժամանակը: Այնուհետև այս լույսը անդրադարձվում է թիրախից, որսվում է ընդունիչի կողմից, և գրանցվում է ընդունման ժամանակը: Այս ժամանակների տարբերությունը, որը նշանակվում է t-ով, որոշում է հեռավորությունը (d = լույսի արագություն (c) × t / 2):
ToF սենսորների տեսակները
Գոյություն ունեն ToF սենսորների երկու հիմնական տեսակ՝ օպտիկական և էլեկտրամագնիսական: Ավելի տարածված օպտիկական ToF սենսորները օգտագործում են լույսի իմպուլսներ, սովորաբար ինֆրակարմիր տիրույթում, հեռավորությունը չափելու համար: Այս իմպուլսները արձակվում են սենսորից, անդրադարձվում են առարկայից և վերադառնում սենսոր, որտեղ չափվում է ճանապարհորդության ժամանակը և օգտագործվում հեռավորությունը հաշվարկելու համար: Ի տարբերություն դրա, էլեկտրամագնիսական ToF սենսորները օգտագործում են էլեկտրամագնիսական ալիքներ, ինչպիսիք են ռադարը կամ լիդարը, հեռավորությունը չափելու համար: Դրանք գործում են նմանատիպ սկզբունքով, բայց օգտագործում են տարբեր միջավայր:հեռավորության չափում.
ToF սենսորների կիրառությունները
ToF սենսորները բազմակողմանի են և ինտեգրվել են տարբեր ոլորտներում՝
Ռոբոտաշինություն։Օգտագործվում է խոչընդոտների հայտնաբերման և նավիգացիայի համար: Օրինակ՝ Roomba-ի և Boston Dynamics-ի Atlas-ի նման ռոբոտները օգտագործում են ToF խորության տեսախցիկներ՝ շրջապատը քարտեզագրելու և շարժումները պլանավորելու համար:
Անվտանգության համակարգեր:Տարածված է շարժման սենսորներում՝ ներխուժողներին հայտնաբերելու, ահազանգերը միացնելու կամ տեսախցիկների համակարգերը ակտիվացնելու համար։
Ավտոմոբիլային արդյունաբերություն:Ներառված է վարորդին օժանդակող համակարգերում՝ ադապտիվ կրուիզ-կոնտրոլի և բախումներից խուսափելու համար, գնալով ավելի տարածված դառնալով նոր մեքենաների մոդելներում։
Բժշկական ոլորտԿիրառվում է ոչ ինվազիվ պատկերագրման և ախտորոշման մեջ, ինչպիսին է օպտիկական կոհերենտ տոմոգրաֆիան (OCT), որը ստեղծում է բարձր թույլտվությամբ հյուսվածքային պատկերներ։
Սպառողական էլեկտրոնիկաԻնտեգրված է սմարթֆոններում, պլանշետներում և նոութբուքերում՝ դեմքի ճանաչման, կենսաչափական նույնականացման և ժեստերի ճանաչման նման գործառույթների համար։
Անօդաչու թռչող սարքեր։Օգտագործվում է նավիգացիայի, բախումներից խուսափելու, ինչպես նաև անձնական կյանքի և ավիացիայի հետ կապված մտահոգությունները լուծելու համար։
TOF համակարգի ճարտարապետություն
Տիպիկ TOF համակարգը բաղկացած է մի քանի հիմնական բաղադրիչներից՝ հեռավորության չափումն իրականացնելու համար, ինչպես նկարագրված է.
· Փոխանցիչ (Tx):Սա ներառում է լազերային լույսի աղբյուր, հիմնականում՝VCSEL, լազերը կառավարելու համար ASIC շարժիչային միացում և ճառագայթի կառավարման օպտիկական բաղադրիչներ, ինչպիսիք են կոլիմացնող ոսպնյակները կամ դիֆրակցիոն օպտիկական տարրերը և ֆիլտրերը։
· Ընդունիչ (Rx):Սա բաղկացած է ընդունող ծայրում գտնվող ոսպնյակներից և ֆիլտրերից, TOF համակարգից կախված CIS, SPAD կամ SiPM սենսորներից, և պատկերի ազդանշանի մշակիչից (ISP)՝ ընդունիչ չիպից մեծ քանակությամբ տվյալներ մշակելու համար։
·Էներգիայի կառավարում՝Աթոռի կառավարումVCSEL-ների և SPAD-ների համար բարձր լարման հոսանքի կառավարումը կարևորագույն նշանակություն ունի, ինչը պահանջում է հզորության հուսալի կառավարում։
· Ծրագրային շերտ՝Սա ներառում է ներկառուցված ծրագիրը, SDK-ն, օպերացիոն համակարգը և կիրառական շերտը։
Ճարտարապետությունը ցույց է տալիս, թե ինչպես է VCSEL-ից սկիզբ առնող և օպտիկական բաղադրիչներով փոփոխված լազերային ճառագայթը անցնում տարածությամբ, անդրադարձվում առարկայից և վերադառնում ընդունիչին: Այս գործընթացում ժամանակի ընդհատման հաշվարկը բացահայտում է հեռավորության կամ խորության մասին տեղեկատվությունը: Այնուամենայնիվ, այս ճարտարապետությունը չի ներառում աղմուկի ուղիները, ինչպիսիք են արևի լույսից առաջացած աղմուկը կամ անդրադարձումներից առաջացող բազմուղի աղմուկը, որոնք քննարկվում են շարքի հետագա մասում:
TOF համակարգերի դասակարգում
TOF համակարգերը հիմնականում դասակարգվում են իրենց հեռավորության չափման տեխնիկայով՝ ուղղակի TOF (dTOF) և անուղղակի TOF (iTOF), որոնցից յուրաքանչյուրն ունի իր առանձնահատուկ ապարատային և ալգորիթմական մոտեցումները: Շարքը սկզբում ուրվագծում է դրանց սկզբունքները, նախքան դրանց առավելությունների, մարտահրավերների և համակարգի պարամետրերի համեմատական վերլուծության մեջ խորանալը:
Չնայած TOF-ի թվացյալ պարզ սկզբունքին՝ լույսի իմպուլսի արձակում և դրա վերադարձի հայտնաբերում՝ հեռավորությունը հաշվարկելու համար, բարդությունը կայանում է վերադարձող լույսը շրջակա լույսից տարբերակելու մեջ: Սա լուծվում է բավականաչափ պայծառ լույս արձակելով՝ ազդանշան-աղմուկ բարձր հարաբերակցություն ստանալու համար, և համապատասխան ալիքի երկարություններ ընտրելով՝ շրջակա լույսի միջամտությունը նվազագույնի հասցնելու համար: Մեկ այլ մոտեցում է արձակվող լույսը կոդավորելը՝ վերադարձի ժամանակ այն տարբերակելի դարձնելու համար, նման լապտերի միջոցով SOS ազդանշաններին:
Շարքը շարունակում է համեմատել dTOF-ը և iTOF-ը՝ մանրամասն քննարկելով դրանց տարբերությունները, առավելություններն ու մարտահրավերները, և հետագայում դասակարգում է TOF համակարգերը՝ հիմնվելով նրանց տրամադրած տեղեկատվության բարդության վրա՝ տատանվելով 1D TOF-ից մինչև 3D TOF։
dTOF
Ուղիղ TOF-ը ուղղակիորեն չափում է ֆոտոնի թռիչքի ժամանակը: Դրա հիմնական բաղադրիչը՝ մեկ ֆոտոնով ձնահոսքի դիոդը (SPAD), բավականաչափ զգայուն է մեկ ֆոտոն հայտնաբերելու համար: dTOF-ը օգտագործում է ժամանակի փոխկապակցված մեկ ֆոտոնի հաշվարկ (TCSPC)՝ ֆոտոնի ժամանման ժամանակը չափելու համար, կառուցելով հիստոգրամ՝ որոշակի ժամանակային տարբերության ամենաբարձր հաճախականության հիման վրա ամենահավանական հեռավորությունը որոշելու համար:
iTOF
Անուղղակի TOF-ը հաշվարկում է թռիչքի ժամանակը` հիմնվելով ճառագայթվող և ընդունվող ալիքաձևերի միջև փուլային տարբերության վրա, սովորաբար օգտագործելով անընդհատ ալիքային կամ իմպուլսային մոդուլյացիայի ազդանշաններ: iTOF-ը կարող է օգտագործել ստանդարտ պատկերի սենսորային ճարտարապետություններ` ժամանակի ընթացքում չափելով լույսի ինտենսիվությունը:
iTOF-ը հետագայում բաժանվում է անընդհատ ալիքային մոդուլյացիայի (CW-iTOF) և իմպուլսային մոդուլյացիայի (Pulsed-iTOF): CW-iTOF-ը չափում է ճառագայթված և ընդունված սինուսոիդային ալիքների միջև փուլային տեղաշարժը, մինչդեռ Pulsed-iTOF-ը հաշվարկում է փուլային տեղաշարժը՝ օգտագործելով քառակուսի ալիքային ազդանշաններ:
Լրացուցիչ ընթերցանություն՝
- Վիքիպեդիա։ (րդ)։ Թռիչքի ժամանակը։ Վերցված էhttps://en.wikipedia.org/wiki/Time_of_flight
- Sony Semiconductor Solutions Group. (nd). Թռիչքի ժամանակ (ToF) | Պատկերի սենսորների ընդհանուր տեխնոլոգիա։ Վերցված էhttps://www.sony-semicon.com/en/technologies/tof
- Microsoft. (2021 թվականի փետրվարի 4): Ներածություն Microsoft Time Of Flight (ToF)-ին - Azure Depth Platform: Վերցված էhttps://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft-time-of-flight-tof
- ESCATEC. (2023թ., մարտի 2): Թռիչքի ժամանակի (TOF) սենսորներ. խորը ակնարկ և կիրառություններ: Վերցված էhttps://www.escatec.com/news/time-of-flight-tof-sensors-an-in-depth-overview-and-applications
Վեբ էջիցhttps://faster-than-light.net/TOFSystem_C1/
հեղինակ՝ Չաո Գուանգ
Հրաժարում պատասխանատվությունից՝
Մենք հայտարարում ենք, որ մեր կայքում ներկայացված որոշ պատկերներ հավաքված են ինտերնետից և Վիքիպեդիայից՝ կրթության և տեղեկատվության փոխանակման խթանման նպատակով: Մենք հարգում ենք բոլոր ստեղծողների մտավոր սեփականության իրավունքները: Այս պատկերների օգտագործումը նախատեսված չէ առևտրային շահույթի համար:
Եթե կարծում եք, որ օգտագործված որևէ բովանդակություն խախտում է ձեր հեղինակային իրավունքը, խնդրում ենք կապվել մեզ հետ: Մենք պատրաստ ենք ձեռնարկել համապատասխան միջոցներ, ներառյալ պատկերների հեռացումը կամ պատշաճ կերպով հղում կատարելը՝ մտավոր սեփականության օրենքներին և կանոնակարգերին համապատասխանությունն ապահովելու համար: Մեր նպատակն է պահպանել բովանդակությամբ հարուստ, արդար և ուրիշների մտավոր սեփականության իրավունքները հարգող հարթակ:
Խնդրում ենք կապվել մեզ հետ հետևյալ էլեկտրոնային հասցեով՝sales@lumispot.cnՄենք պարտավորվում ենք անհապաղ միջոցներ ձեռնարկել ցանկացած ծանուցում ստանալուց հետո և երաշխավորում ենք 100% համագործակցություն նման խնդիրների լուծման գործում։
Հրապարակման ժամանակը. Դեկտեմբերի 18-2023