Berriak - TOF (Hegaldi Denbora) Sistemaren oinarrizko printzipioa eta aplikazioa

Harpidetu gure sare sozialetara argitalpen azkarrak jasotzeko

Serie honek irakurleei Denboraren Hegaldi (TOF) sistemaren ulermen sakon eta progresiboa eskaintzea du helburu. Edukiak TOF sistemen ikuspegi orokorra eskaintzen du, TOF zeharkakoaren (iTOF) eta TOF zuzenaren (dTOF) azalpen zehatzak barne. Atal hauek sistemaren parametroak, haien abantailak eta desabantailak eta hainbat algoritmo aztertzen dituzte. Artikuluak TOF sistemen osagai desberdinak ere aztertzen ditu, hala nola Barrunbe Bertikalen Gainazaleko Igorpen Laserrak (VCSEL), transmisio eta harrera lenteak, CIS, APD, SPAD, SiPM bezalako harrera sentsoreak eta ASIC bezalako kontrolatzaile zirkuituak.

TOF-ren (Hegaldi Denbora) sarrera

Oinarrizko Printzipioak

TOF, Time of Flight esan nahi duena, distantzia neurtzeko erabiltzen den metodo bat da, argiak distantzia jakin bat egiteko behar duen denbora kalkulatuz, ingurune batean. Printzipio hau batez ere TOF eszenatoki optikoetan aplikatzen da eta nahiko erraza da. Prozesuak argi-iturri batek argi-izpi bat igortzen du, eta igorpen-denbora erregistratzen da. Argi hori helburu batetik islatzen da, hartzaile batek jasotzen du eta harrera-denbora apuntatzen da. Denbora horien arteko aldeak, t gisa adierazten denak, distantzia zehazten du (d = argiaren abiadura (c) × t / 2).

ToF sentsore motak

Bi ToF sentsore mota nagusi daude: optikoak eta elektromagnetikoak. ToF sentsore optikoek, ohikoagoak direnek, argi-pultsuak erabiltzen dituzte, normalean infragorrien tartean, distantzia neurtzeko. Pultsu hauek sentsoreak igortzen ditu, objektu batean islatzen dira eta sentsoreari itzultzen zaizkio, non bidaia-denbora neurtu eta distantzia kalkulatzeko erabiltzen den. Aldiz, ToF sentsore elektromagnetikoek uhin elektromagnetikoak erabiltzen dituzte, radarra edo lidarra bezala, distantzia neurtzeko. Antzeko printzipio batean funtzionatzen dute, baina euskarri desberdin bat erabiltzen dute...distantziaren neurketa..

ToF sentsoreen aplikazioak

ToF sentsoreak polifazetikoak dira eta hainbat arlotan integratu dira:

Robotika:Oztopoak detektatzeko eta nabigatzeko erabiltzen da. Adibidez, Roomba eta Boston Dynamics-en Atlas bezalako robotek ToF sakonera kamerak erabiltzen dituzte ingurunea mapatzeko eta mugimenduak planifikatzeko.

Segurtasun Sistemak:Ohikoa da mugimendu-sentsoreetan intrusoak detektatzeko, alarmak abiarazteko edo kamera-sistemak aktibatzeko.

Automobilgintza Industria:Gidariari laguntzeko sistemetan txertatuta, abiadura-kontrol moldagarrirako eta talkak saihesteko, eta gero eta ohikoagoa da ibilgailu-modelo berrietan.

Medikuntza arloaIrudi eta diagnostiko ez-inbaditzaileetan erabiltzen da, hala nola koherentzia optikoaren tomografian (OCT), bereizmen handiko ehunen irudiak sortuz.

Kontsumo-elektronikaAurpegi-ezagutza, autentifikazio biometrikoa eta keinu-ezagutza bezalako funtzioetarako telefonoetan, tabletetan eta ordenagailu eramangarrietan integratuta.

Droneak:Nabigaziorako, talkak saihesteko eta pribatutasun eta hegazkintzako kezkak konpontzeko erabiltzen da.

TOF Sistemaren Arkitektura

TOF sistema tipiko batek hainbat osagai nagusi ditu deskribatutako distantzia neurtzeko:

· Transmisorea (Tx):Honek laser argi iturri bat barne hartzen du, batez ereVCSEL, laserra gidatzeko ASIC gidatzaile zirkuitu bat, eta izpien kontrolerako osagai optikoak, hala nola kolimazio-lenteak edo elementu optiko difraktiboak, eta iragazkiak.
· Hartzailea (Rx):Honek hartzailearen muturrean lenteak eta iragazkiak, CIS, SPAD edo SiPM bezalako sentsoreak, TOF sistemaren arabera, eta hargailuaren txipetik datu kopuru handiak prozesatzeko Irudi Seinale Prozesadore (ISP) bat ditu.
·Energia kudeaketa:Ukuilua kudeatzeaVCSELetarako korronte-kontrola eta SPADetarako tentsio altua ezinbestekoak dira, eta energia-kudeaketa sendoa behar dute.
· Software geruza:Honek firmwarea, SDK, sistema eragilea eta aplikazio geruza barne hartzen ditu.

Arkitekturak erakusten du nola VCSEL-etik sortu eta osagai optikoek aldatutako laser izpi batek espazioan zehar bidaiatzen duen, objektu batean islatzen den eta hartzailera itzultzen den. Prozesu honetako denbora-tartearen kalkuluak distantzia edo sakonerari buruzko informazioa agerian uzten du. Hala ere, arkitektura honek ez ditu zarata-bideak hartzen barne, hala nola eguzki-argiak eragindako zarata edo islapenetatik eratorritako bide anitzeko zarata, serie honetan geroago aztertuko direnak.

TOF Sistemen Sailkapena

TOF sistemak batez ere distantzia neurtzeko tekniken arabera sailkatzen dira: TOF zuzena (dTOF) eta TOF zeharkakoa (iTOF), bakoitza hardware eta algoritmo ikuspegi bereiziekin. Serieak hasieran haien printzipioak azaltzen ditu, abantailak, erronkak eta sistemaren parametroak alderatzeko analisi batean sakondu aurretik.

TOF-ren printzipioa itxuraz sinplea izan arren –argi-pultsu bat igortzea eta haren itzulera detektatzea distantzia kalkulatzeko–, konplexutasuna itzultzen den argia inguruko argitik bereiztean datza. Horretarako, seinale-zarata erlazio altua lortzeko nahikoa argi distiratsua igortzen da eta inguruko argiaren interferentzia minimizatzeko uhin-luzera egokiak hautatzen dira. Beste ikuspegi bat igorritako argia kodetzea da, itzultzean bereizgarria izan dadin, linterna batekin SOS seinaleen antzera.

Serieak dTOF eta iTOF alderatzen ditu, haien desberdintasunak, abantailak eta erronkak xehetasunez aztertuz, eta TOF sistemak sailkatzen ditu ematen duten informazioaren konplexutasunaren arabera, 1D TOFtik 3D TOFra bitartekoak.

dTOF

TOF zuzenak fotoiaren hegaldi-denbora neurtzen du zuzenean. Bere osagai nagusia, SPAD (Back Photon Avalanche Diode), fotoi bakarrak detektatzeko bezain sentikorra da. dTOF-ek Time Correlated Single Photon Counting (TCSPC) erabiltzen du fotoien iriste-denbora neurtzeko, histograma bat eraikiz denbora-diferentzia jakin baten maiztasun handiena oinarritzat hartuta distantzia probableena ondorioztatzeko.

iTOF

TOF zeharkakoek hegaldi-denbora kalkulatzen dute igorritako eta jasotako uhin-formen arteko fase-diferentzian oinarrituta, normalean uhin jarraituen edo pultsu modulazio-seinaleak erabiliz. iTOF-ek irudi-sentsoreen arkitektura estandarrak erabil ditzake, argiaren intentsitatea denboran zehar neurtuz.

iTOF uhin-modulazio jarraitua (CW-iTOF) eta pultsu-modulazioa (Pulsed-iTOF) bi zatitan banatzen da. CW-iTOF-k igorritako eta jasotako uhin sinusoidalen arteko fase-desplazamendua neurtzen du, eta Pulsed-iTOF-k, berriz, uhin karratuen seinaleak erabiliz fase-desplazamendua kalkulatzen du.

Irakurketa gehiago:

Wikipedia. (nd). Hegaldiaren ordua. Hemendik hartuahttps://en.wikipedia.org/wiki/Hegaldi_denbora
Sony Semiconductor Solutions Group. (nd). ToF (Hegaldi Denbora) | Irudi Sentsoreen Teknologia Arrunta. Hemendik berreskuratuahttps://www.sony-semicon.com/en/technologies/tof
Microsoft. (2021eko otsailaren 4a). Microsoft Time Of Flight (ToF) - Azure Depth Platform-en sarrera. Hemendik berreskuratuahttps://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft-time-of-flight-tof
ESCATEC. (2023ko martxoak 2). Hegaldi-denboraren (TOF) sentsoreak: ikuspegi sakona eta aplikazioak. Hemendik berreskuratuahttps://www.escatec.com/news/time-of-flight-tof-sensors-an-in-depth-overview-and-applications

Web orrialdetik.https://faster-than-light.net/TOFSystem_C1/

Egilea: Chao Guang

Oharra:

Honen bidez adierazten dugu gure webgunean erakusten diren irudi batzuk Internetetik eta Wikipediatik bildu direla, hezkuntza eta informazioa partekatzea sustatzeko helburuarekin. Sortzaile guztien jabetza intelektualaren eskubideak errespetatzen ditugu. Irudi hauen erabilera ez da irabazi komertzialik lortzeko asmorik.

Erabilitako edukiaren batek zure copyrighta urratzen duela uste baduzu, jarri gurekin harremanetan. Jabetza intelektualaren legeak eta araudiak betetzen direla ziurtatzeko neurri egokiak hartzeko prest gaude, besteak beste, irudiak kentzea edo behar bezala aitortzea. Gure helburua edukiz aberatsa, bidezkoa eta besteen jabetza intelektualaren eskubideak errespetatzen dituen plataforma bat mantentzea da.

Jarri gurekin harremanetan helbide elektroniko honetan:sales@lumispot.cnEdozein jakinarazpen jaso bezain laster berehala neurriak hartzeko konpromisoa hartzen dugu eta arazo horiek konpontzeko %100eko lankidetza bermatzen dugu.