Digital Twins (DTs) are nowadays gaining popularity as time-to-market is becoming a crucial factor to a product success. A twin replicates the behavior of a physical system in a virtual environment and the added value it provides depends on its accuracy and simulation time. In fact, a twin can be used to simulate corner cases in which damage can occur to the real system, or to run parallel tests to accelerate the development process. This work presents a DT for the VL53L0X Time-of-Flight (ToF) sensor developed with SystemC/Transaction Level Modeling (TLM)-2.0 standard. A generic method is introduced to investigate the minimal descriptive parameters to build empirical sensor models, in addition to how the use of different synchronization methods would affect the accuracy and simulation time of such sensors. The digital interface that connects the sensor to the Microcontroller Unit (MCU) has been developed using the sensor datasheet to mimic the Inter-Integrated Circuit (I2C) protocol. Results show that the real distance (measured by ray tracing in the simulator), the reflectance and the ambient light intensity can be used to mimic the output registers of the sensor. Furthermore, interpolating the fitting parameters can yield to results similar to that of a lookup method if the interpolation interval is small enough. The model has been integrated in two different co-simulations using different mechanical simulators with a plug-and-simulate easy-to-use Transmission Control Protocol (TCP) interface. The simulation time depends on the synchronization method used but no separability has been determined between the mechanical simulator and the TCP overhead. / Digitala tvillingar (DT) är idag alltmer populära eftersom time-to-market blir en avgörande faktor för en produkts framgång. En tvilling återskapar beteendet hos ett fysiskt system i en virtuell miljö och det mervärde den ger beror på dess noggrannhet och simuleringstid. En tvilling kan användas för att simulera hörnfall där skador kan uppstå på det verkliga systemet, eller för att köra parallella tester för att påskynda utvecklingsprocessen. Detta arbete presenterar en DT för VL53L0X ToF-sensorn som utvecklats med SystemC/TLM-2.0 standard. En generisk metod introduceras introduceras för att undersöka de minimala beskrivande parametrarna för att bygga empiriska sensor sensormodeller, utöver hur användningen av olika synkroniseringsmetoder skulle påverka noggrannheten och simuleringstiden för sådana sensorer? Det digitala gränssnittet som ansluter sensorn till mikrokontrollerenheten har utvecklats med hjälp av sensorns datablad för att efterlikna I2C-protokollet. Resultaten visar att det verkliga avståndet (uppmätt med strålspårning i simulatorn), reflektansen och den omgivande ljusintensiteten kan användas för att efterlikna sensorns utgångsregister. Dessutom kan interpolering av anpassningsparametrarna ge resultat som liknar dem från en uppslagsmetod om interpoleringsintervallet är tillräckligt litet. Modellen har integrerats i två olika samsimuleringar med hjälp av olika mekaniska simulatorer med ett lättanvänt TCP-gränssnitt för plug-and-simulate. Simuleringstiden berodde på vilken synkroniseringsmetod som användes, men ingen separerbarhet har fastställts mellan den mekaniska simulatorn och TCP overhead-gränssnittet.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-345085 |
| Date | January 2024 |
| Creators | Saad, Joe |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2024:29 |
Page generated in 0.003 seconds