Habari - Kanuni ya Msingi na matumizi ya Mfumo wa TOF (Muda wa Kusafiri kwa Ndege)

Jiandikishe kwenye Mitandao Yetu ya Kijamii kwa Machapisho ya Haraka

Mfululizo huu unalenga kuwapa wasomaji uelewa wa kina na unaoendelea wa mfumo wa Time of Flight (TOF). Maudhui yanashughulikia muhtasari kamili wa mifumo ya TOF, ikiwa ni pamoja na maelezo ya kina ya TOF isiyo ya moja kwa moja (iTOF) na TOF ya moja kwa moja (dTOF). Sehemu hizi zinaangazia vigezo vya mfumo, faida na hasara zake, na algoriti mbalimbali. Makala pia inachunguza vipengele tofauti vya mifumo ya TOF, kama vile Leza za Kutoa Uso wa Matundu ya Wima (VCSELs), lenzi za upitishaji na mapokezi, vitambuzi vya kupokea kama vile CIS, APD, SPAD, SiPM, na saketi za kiendeshi kama vile ASIC.

Utangulizi wa TOF (Muda wa Ndege)

Kanuni za Msingi

TOF, inayowakilisha Wakati wa Kuruka, ni njia inayotumika kupima umbali kwa kuhesabu muda unaochukua kwa mwanga kusafiri umbali fulani katika vyombo vya habari. Kanuni hii inatumika hasa katika matukio ya TOF ya macho na ni rahisi kiasi. Mchakato huu unahusisha chanzo cha mwanga kinachotoa mwanga, huku muda wa kutoa mwanga ukirekodiwa. Kisha mwanga huu huakisiwa kutoka kwenye shabaha, hunaswa na mpokeaji, na wakati wa kupokea hubainishwa. Tofauti katika nyakati hizi, inayoonyeshwa kama t, huamua umbali (d = kasi ya mwanga (c) × t / 2).

Aina za Vihisi vya ToF

Kuna aina mbili kuu za vitambuzi vya ToF: vya macho na vya sumakuumeme. Vitambuzi vya ToF vya macho, ambavyo ni vya kawaida zaidi, hutumia mapigo ya mwanga, kwa kawaida katika masafa ya infrared, kwa ajili ya kupima umbali. Mapigo haya hutolewa kutoka kwa kitambuzi, huakisi kitu, na kurudi kwenye kitambuzi, ambapo muda wa kusafiri hupimwa na kutumika kuhesabu umbali. Kwa upande mwingine, vitambuzi vya ToF vya sumakuumeme hutumia mawimbi ya sumakuumeme, kama vile rada au lidar, kupima umbali. Vinafanya kazi kwa kanuni sawa lakini hutumia njia tofauti kwakipimo cha umbali.

Matumizi ya Vihisi vya ToF

Vihisi vya ToF vina matumizi mengi na vimeunganishwa katika nyanja mbalimbali:

Robotiki:Hutumika kwa ajili ya kugundua vikwazo na urambazaji. Kwa mfano, roboti kama Roomba na Boston Dynamics' Atlas hutumia kamera za kina za ToF kwa ajili ya kuchora ramani ya mazingira yao na kupanga mienendo.

Mifumo ya Usalama:Vihisi mwendo vya kawaida kwa ajili ya kugundua wavamizi, kuchochea kengele, au kuwasha mifumo ya kamera.

Sekta ya Magari:Imejumuishwa katika mifumo ya usaidizi wa dereva kwa ajili ya udhibiti wa usafiri wa baharini unaobadilika kulingana na hali na kuepuka migongano, na inazidi kuenea katika mifumo mipya ya magari.

Uwanja wa Matibabu: Hufanya kazi katika upigaji picha na uchunguzi usio wa uvamizi, kama vile tomografia ya uthabiti wa macho (OCT), na kutoa picha za tishu zenye ubora wa juu.

Elektroniki za Watumiaji: Imejumuishwa kwenye simu mahiri, kompyuta kibao, na kompyuta mpakato kwa vipengele kama vile utambuzi wa uso, uthibitishaji wa biometriki, na utambuzi wa ishara.

Ndege zisizo na rubani:Hutumika kwa ajili ya urambazaji, kuepuka migongano, na katika kushughulikia masuala ya faragha na usafiri wa anga

Usanifu wa Mfumo wa TOF

Mfumo wa kawaida wa TOF una vipengele kadhaa muhimu ili kufikia kipimo cha umbali kama ilivyoelezwa:

· Kisambazaji (Tx):Hii inajumuisha chanzo cha mwanga cha leza, hasaVCSEL, saketi ya kiendeshi ya ASIC ili kuendesha leza, na vipengele vya macho kwa ajili ya udhibiti wa miale kama vile lenzi zinazounganisha au vipengele vya macho vinavyosambaza mwanga, na vichujio.
· Kipokezi (Rx):Hii inajumuisha lenzi na vichujio katika sehemu ya kupokea, vitambuzi kama vile CIS, SPAD, au SiPM kulingana na mfumo wa TOF, na Kichakataji cha Ishara ya Picha (ISP) cha kuchakata kiasi kikubwa cha data kutoka kwa chipu ya kipokezi.
·Usimamizi wa Nguvu:Kusimamia imaraUdhibiti wa sasa wa VCSEL na volteji ya juu kwa SPAD ni muhimu, unaohitaji usimamizi thabiti wa nguvu.
· Safu ya Programu:Hii inajumuisha programu dhibiti, SDK, mfumo wa uendeshaji, na safu ya programu.

Usanifu unaonyesha jinsi boriti ya leza, inayotoka kwa VCSEL na kurekebishwa na vipengele vya macho, inavyosafiri angani, kuakisi kitu, na kurudi kwa kipokezi. Hesabu ya muda mfupi katika mchakato huu inaonyesha taarifa za umbali au kina. Hata hivyo, usanifu huu hauhusishi njia za kelele, kama vile kelele inayosababishwa na mwanga wa jua au kelele ya njia nyingi kutoka kwa tafakari, ambazo zitajadiliwa baadaye katika mfululizo.

Uainishaji wa Mifumo ya TOF

Mifumo ya TOF imeainishwa kimsingi kulingana na mbinu zao za upimaji wa umbali: TOF ya moja kwa moja (dTOF) na TOF isiyo ya moja kwa moja (iTOF), kila moja ikiwa na mbinu tofauti za vifaa na algoriti. Mfululizo huu unaelezea kanuni zake awali kabla ya kuchunguza uchanganuzi wa kulinganisha wa faida, changamoto, na vigezo vya mfumo.

Licha ya kanuni inayoonekana kuwa rahisi ya TOF - kutoa mapigo ya mwanga na kugundua kurudi kwake ili kuhesabu umbali - ugumu upo katika kutofautisha mwanga unaorudi kutoka kwa mwanga wa mazingira. Hili linashughulikiwa kwa kutoa mwanga mkali wa kutosha ili kufikia uwiano wa juu wa ishara-kwa-kelele na kuchagua mawimbi yanayofaa ili kupunguza mwingiliano wa mwanga wa mazingira. Mbinu nyingine ni kusimba mwanga unaotolewa ili kuufanya uweze kutofautishwa unaporudi, sawa na ishara za SOS zenye tochi.

Mfululizo huu unaendelea kulinganisha dTOF na iTOF, ukijadili tofauti zao, faida, na changamoto kwa undani, na zaidi unaainisha mifumo ya TOF kulingana na ugumu wa taarifa wanazotoa, kuanzia 1D TOF hadi 3D TOF.

dTOF

TOF ya moja kwa moja hupima moja kwa moja muda wa ndege wa fotoni. Sehemu yake muhimu, Diode ya Avalanche ya Photon Moja (SPAD), ni nyeti vya kutosha kugundua fotoni moja. dTOF hutumia Kuhesabu Picha Moja kwa Wakati (TCSPC) kupima muda wa kuwasili kwa fotoni, na kutengeneza histogramu ili kubaini umbali unaowezekana zaidi kulingana na masafa ya juu zaidi ya tofauti fulani ya wakati.

iTOF

TOF isiyo ya moja kwa moja huhesabu muda wa kuruka kulingana na tofauti ya awamu kati ya umbo la mawimbi linalotolewa na linalopokelewa, kwa kawaida hutumia ishara za moduli za wimbi linaloendelea au mapigo. iTOF inaweza kutumia usanifu wa kawaida wa vitambuzi vya picha, kupima nguvu ya mwanga baada ya muda.

iTOF imegawanywa zaidi katika urekebishaji wa wimbi endelevu (CW-iTOF) na urekebishaji wa mapigo (Pulsed-iTOF). CW-iTOF hupima mabadiliko ya awamu kati ya mawimbi ya sinusoidal yanayotolewa na yanayopokelewa, huku Pulsed-iTOF ikihesabu mabadiliko ya awamu kwa kutumia ishara za wimbi la mraba.

Usomaji Zaidi:

Wikipedia. (na). Muda wa safari ya ndege. Imechukuliwa kutokahttps://sw.wikipedia.org/wiki/Time_of_flight
Kundi la Suluhisho la Semiconductor la Sony. (nd). ToF (Muda wa Kusafiri kwa Ndege) | Teknolojia ya Kawaida ya Vihisi Picha. Imechukuliwa kutokahttps://www.sony-semicon.com/en/technologies/tof
Microsoft. (2021, Februari 4). Utangulizi wa Microsoft Time Of Flight (ToF) - Jukwaa la Kina cha Azure. Imechukuliwa kutokahttps://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft-time-of-flight-tof
ESCATEC. (2023, Machi 2). Vihisi vya Wakati wa Ndege (TOF): Muhtasari wa Kina na Matumizi. Imechukuliwa kutokahttps://www.escatec.com/news/time-of-flight-tof-sensors-an-in-depth-overview-and-applications

Kutoka kwenye ukurasa wa wavutihttps://faster-than-light.net/TOFSystem_C1/

na mwandishi: Chao Guang

Kanusho:

Tunatangaza kwamba baadhi ya picha zinazoonyeshwa kwenye tovuti yetu zimekusanywa kutoka kwenye mtandao na Wikipedia, kwa lengo la kukuza elimu na ushiriki wa taarifa. Tunaheshimu haki miliki za waumbaji wote. Matumizi ya picha hizi hayakusudiwi kwa faida ya kibiashara.

Ikiwa unaamini kwamba maudhui yoyote yaliyotumika yanakiuka hakimiliki yako, tafadhali wasiliana nasi. Tuko tayari zaidi kuchukua hatua zinazofaa, ikiwa ni pamoja na kuondoa picha au kutoa maelezo sahihi, ili kuhakikisha kufuata sheria na kanuni za miliki ya akili. Lengo letu ni kudumisha jukwaa ambalo lina maudhui mengi, la haki, na linaloheshimu haki za miliki ya akili za wengine.

Tafadhali wasiliana nasi kwa anwani ifuatayo ya barua pepe:sales@lumispot.cnTunajitolea kuchukua hatua mara moja baada ya kupokea arifa yoyote na kuhakikisha ushirikiano wa 100% katika kutatua masuala yoyote kama hayo.