გამოიწერეთ ჩვენი სოციალური მედია სწრაფი პოსტისთვის
ეს სერია მიზნად ისახავს მკითხველს მიაწოდოს ფრენის (TOF) სისტემის სიღრმისეული და პროგრესული გაგება. შინაარსი მოიცავს TOF სისტემების ყოვლისმომცველ მიმოხილვას, მათ შორისაა არაპირდაპირი TOF (ITOF) და პირდაპირი TOF (DTOF) დეტალური ახსნა. ეს სექციები განიხილება სისტემის პარამეტრებში, მათ უპირატესობებსა და უარყოფითი მხარეებში და სხვადასხვა ალგორითმებში. სტატიაში ასევე განხილულია TOF სისტემების სხვადასხვა კომპონენტები, როგორიცაა ვერტიკალური ღრუს ზედაპირი, რომელიც ასხივებს ლაზერებს (VCSELs), გადამცემი და მისაღები ლინზები, იღებს სენსორებს, როგორიცაა CIS, APD, SPAD, SIPM და მძღოლის სქემები, როგორიცაა ASICS.
შესავალი TOF (ფრენის დრო)
ძირითადი პრინციპები
TOF, რომელიც დგას ფრენის დროში, არის მეთოდი, რომელიც გამოიყენება მანძილის გასაზომად, იმის გამოანგარიშებით, თუ რა დრო სჭირდება შუქს საშუალო მანძილზე. ეს პრინციპი ძირითადად გამოიყენება ოპტიკური TOF სცენარებში და შედარებით მარტივია. პროცესი მოიცავს სინათლის წყაროს, რომელიც ასხივებს შუქის სხივი, აღრიცხული ემისიის დროს. ეს შუქი შემდეგ ასახავს სამიზნეს, აღბეჭდილია მიმღების მიერ და აღინიშნება მიღების დრო. ამ დროს განსხვავება, რომელიც აღინიშნება როგორც t, განსაზღვრავს მანძილს (D = სინათლის სიჩქარე (C) × T / 2).
TOF სენსორების ტიპები
TOF სენსორების ორი ძირითადი ტიპი არსებობს: ოპტიკური და ელექტრომაგნიტური. ოპტიკური TOF სენსორები, რომლებიც უფრო ხშირია, იყენებენ მსუბუქ პულსებს, როგორც წესი, ინფრაწითელ დიაპაზონში, დისტანციური გაზომვისთვის. ეს პულსი გამოყოფილია სენსორისგან, ასახავს ობიექტს და დაუბრუნდება სენსორს, სადაც მოგზაურობის დრო იზომება და გამოიყენება მანძილის გამოსათვლელად. ამის საპირისპიროდ, ელექტრომაგნიტური TOF სენსორები იყენებენ ელექტრომაგნიტურ ტალღებს, სარადარო ან ლიდარის მსგავსად, მანძილის გასაზომად. ისინი მოქმედებენ მსგავსი პრინციპით, მაგრამ იყენებენ სხვა საშუალებებსმანძილის გაზომვა.
TOF სენსორების პროგრამები
TOF სენსორები მრავალფეროვანია და ინტეგრირებულია სხვადასხვა სფეროში:
რობოტები:გამოიყენება დაბრკოლების გამოვლენისა და ნავიგაციისთვის. მაგალითად, რობოტები, როგორიცაა Roomba და Boston Dynamics 'Atlas, იყენებენ TOF სიღრმის კამერებს თავიანთი გარემოთი და დაგეგმვის მოძრაობებისთვის.
უსაფრთხოების სისტემები:მოძრაობის სენსორებში გავრცელებულია შემტევების გამოსავლენად, სიგნალიზაციის გამოწვევის ან კამერის სისტემების გააქტიურებისთვის.
საავტომობილო ინდუსტრია:ინტეგრირებულია მძღოლ-დახმარების სისტემებში ადაპტირებული საკრუიზო კონტროლისა და შეჯახების თავიდან აცილების მიზნით, რაც უფრო მეტად გავრცელებულია ახალი ავტომობილების მოდელებში.
სამედიცინო სფერო: დასაქმებულია არაინვაზიური ვიზუალიზაციისა და დიაგნოზით, მაგალითად, ოპტიკური თანხვედრის ტომოგრაფია (OCT), წარმოქმნის მაღალი რეზოლუციის ქსოვილის სურათებს.
სამომხმარებლო ელექტრონიკა: ინტეგრირებულია სმარტფონებში, ტაბლეტებში და ლეპტოპებში, ისეთი მახასიათებლებისთვის, როგორიცაა სახის აღიარება, ბიომეტრიული ავთენტიფიკაცია და ჟესტების აღიარება.
თვითმფრინავები:გამოყენებული იქნა ნავიგაციისთვის, შეჯახების თავიდან ასაცილებლად და კონფიდენციალურობისა და საავიაციო პრობლემების მოგვარებაში
TOF სისტემის არქიტექტურა
ტიპიური TOF სისტემა შედგება რამდენიმე ძირითადი კომპონენტისგან, რათა მიაღწიოს მანძილის გაზომვას, როგორც ეს აღწერილია:
· გადამცემი (TX):ეს მოიცავს ლაზერული შუქის წყაროს, ძირითადად აVCSEL, მძღოლის წრიული ASIC ლაზერის მართვისთვის და ოპტიკური კომპონენტების სხივის კონტროლისთვის, როგორიცაა ლინზების კოლიმიზაცია ან დიფრაქციული ოპტიკური ელემენტები და ფილტრები.
· მიმღები (RX):ეს შედგება ლინზებისა და ფილტრებისგან მიმღები ბოლოს, სენსორები, როგორიცაა CI, SPAD ან SIPM, TOF სისტემის მიხედვით, და გამოსახულების სიგნალის პროცესორი (ISP) მიმღების ჩიპიდან დიდი რაოდენობით მონაცემების დასამუშავებლად.
·ენერგიის მენეჯმენტი:სტაბილური მართვაVCSELS– ის მიმდინარე კონტროლი და SPAD– ებისთვის მაღალი ძაბვა გადამწყვეტია, რაც მოითხოვს ენერგიის მძლავრ მენეჯმენტს.
· პროგრამული უზრუნველყოფის ფენა:ეს მოიცავს firmware, SDK, OS და განაცხადის ფენას.
არქიტექტურა ცხადყოფს, თუ როგორ ხდება ლაზერული სხივი, რომელიც წარმოიქმნება VCSEL- დან და შეცვლილია ოპტიკური კომპონენტებით, სივრცეში მოგზაურობს, ასახავს ობიექტს და ბრუნდება მიმღებს. ამ პროცესში დროის გაუქმების გაანგარიშება ცხადყოფს მანძილის ან სიღრმისეულ ინფორმაციას. ამასთან, ეს არქიტექტურა არ მოიცავს ხმაურის ბილიკებს, მაგალითად, მზისგან გამოწვეული ხმაურით ან მრავალფუნქციური ხმაური ანარეკლებისგან, რომლებიც სერიალში მოგვიანებით განიხილება.
TOF სისტემების კლასიფიკაცია
TOF სისტემები, პირველ რიგში, კატეგორიულია მათი დისტანციური გაზომვის ტექნიკით: პირდაპირი TOF (DTOF) და არაპირდაპირი TOF (ITOF), თითოეულს მკაფიო აპარატურით და ალგორითმული მიდგომებით. სერია თავდაპირველად ასახავს მათ პრინციპებს, სანამ არ მოხდება მათი უპირატესობების, გამოწვევებისა და სისტემის პარამეტრების შედარებითი ანალიზით.
TOF– ის ერთი შეხედვით მარტივი პრინციპის მიუხედავად - მსუბუქი პულსის გამოსხივება და მისი დაბრუნების გამოვლენა მანძილის გამოსათვლელად - სირთულე მდგომარეობს იბრუნებს დაბრუნების შუქისგან განასხვავებს გარემოს შუქისგან. ამას ეხება საკმარისად ნათელი შუქის ასხივება, რათა მიაღწიოს მაღალ სიგნალ-ხმაურის თანაფარდობას და შესაბამისი ტალღების სიგრძეებს, გარემოსდაცვითი შუქის ჩარევის შესამცირებლად. კიდევ ერთი მიდგომა არის გამოსხივებული შუქის დაშიფვრა, რათა იგი განასხვავოს დაბრუნებისთანავე, SOS სიგნალების მსგავსად ფანქრით.
სერია განაგრძობს DTOF და ITOF- ს შედარებას, განიხილავს მათ განსხვავებებს, უპირატესობებსა და გამოწვევებს დეტალურად და კიდევ უფრო კატეგორიებს TOF სისტემებს, რომლებიც მათ მიერ მოწოდებული ინფორმაციის სირთულის საფუძველზე ხდება, დაწყებული 1D TOF– დან 3D TOF– მდე.
DTOF
პირდაპირი TOF პირდაპირ ზომავს ფოტონის ფრენის დროს. მისი ძირითადი კომპონენტი, ერთი ფოტონის ზვავი დიოდი (SPAD), საკმარისად მგრძნობიარეა ერთი ფოტონების გამოსავლენად. DTOF იყენებს დროის კორელაციურ ერთჯერადი ფოტონის დათვლას (TCSPC), რათა გაზომოს ფოტონის ჩამოსვლის დრო, ჰისტოგრამის მშენებლობა, რათა გამოიტანოს ყველაზე სავარაუდო მანძილი კონკრეტული დროის განსხვავების ყველაზე მაღალი სიხშირის საფუძველზე.
itof
არაპირდაპირი TOF ითვლის ფრენის დროს, რომელიც ემყარება ფაზის განსხვავებას ემიტირებულ და მიღებულ ტალღურ ფორმებს შორის, ჩვეულებრივ, უწყვეტი ტალღის ან პულსის მოდულაციის სიგნალების გამოყენებით. ITOF– ს შეუძლია გამოიყენოს სტანდარტული გამოსახულების სენსორის არქიტექტურა, გაზომოს სინათლის ინტენსივობა დროთა განმავლობაში.
ITOF კიდევ უფრო იყოფა უწყვეტი ტალღის მოდულაციაში (CW-ITOF) და პულსის მოდულაცია (პულსირებული- ITOF). CW-itof ზომავს ფაზის ცვალებადობას გამოსხივებულ და მიღებულ სინუსოიდულ ტალღებს შორის, ხოლო პულსირებული-ITOF ითვლის ფაზის ცვალებადობას კვადრატული ტალღის სიგნალების გამოყენებით.
მომდევნო კითხვა:
- ვიკიპედია. (ნდ). ფრენის დრო. ამოღებულიაhttps://en.wikipedia.org/wiki/time_of_flight
- Sony Semiconductor Solutions Group. (ნდ). TOF (ფრენის დრო) | გამოსახულების სენსორების საერთო ტექნოლოგია. ამოღებულიაhttps://www.sony-memicon.com/en/technologies/tof
- Microsoft. (2021, 4 თებერვალი). Microsoft– ის ფრენის დრო (TOF) - Azure სიღრმის პლატფორმა. ამოღებულიაhttps://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft-time-of-flight-tof
- ESCATEC. (2023, 2 მარტი). ფრენის (TOF) სენსორების დრო: სიღრმისეული მიმოხილვა და პროგრამები. ამოღებულიაhttps://www.escatec.com/news/time-of-flight-tof-sensors-an-in-heverview-and-applications
ვებ - გვერდიდანhttps://faster-than-light.net/tofsystem_c1/
ავტორის მიერ: ჩაო გუანგი
უარი პასუხისმგებლობა:
ჩვენ ვაცხადებთ, რომ ჩვენს ვებ - გვერდზე ნაჩვენები ზოგიერთი სურათი გროვდება ინტერნეტიდან და ვიკიპედიიდან, განათლებისა და ინფორმაციის გაზიარების განვითარების მიზნით. ჩვენ პატივს ვცემთ ყველა შემქმნელის ინტელექტუალური საკუთრების უფლებებს. ამ სურათების გამოყენება არ არის განკუთვნილი კომერციული მოგებისთვის.
თუ გჯერათ, რომ გამოყენებული რომელიმე შინაარსი არღვევს თქვენს საავტორო უფლებებს, გთხოვთ, დაგვიკავშირდეთ. ჩვენ უფრო მეტად გვსურს, რომ მივიღოთ შესაბამისი ზომები, მათ შორის სურათების ამოღება ან სათანადო მიკუთვნება, ინტელექტუალური საკუთრების კანონებისა და რეგულაციების დაცვის უზრუნველსაყოფად. ჩვენი მიზანია შევინარჩუნოთ პლატფორმა, რომელიც მდიდარია შინაარსით, სამართლიანობით და პატივს სცემს სხვისი ინტელექტუალური საკუთრების უფლებებს.
გთხოვთ, დაგვიკავშირდეთ შემდეგ ელ.ფოსტის მისამართზე:sales@lumispot.cn. ჩვენ ვალდებულნი ვართ დაუყოვნებლივი ზომების მიღება რაიმე შეტყობინების მიღებისთანავე და 100% თანამშრომლობის გარანტიას ამგვარი საკითხების მოგვარებაში.
პოსტის დრო: 18-2023 დეკემბერი