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इस श्रृंखला का उद्देश्य पाठकों को उड़ान (TOF) प्रणाली के समय की गहन और प्रगतिशील समझ के साथ प्रदान करना है। सामग्री में TOF सिस्टम का एक व्यापक अवलोकन शामिल है, जिसमें अप्रत्यक्ष TOF (ITOF) और डायरेक्ट TOF (DTOF) दोनों के विस्तृत स्पष्टीकरण शामिल हैं। ये खंड सिस्टम मापदंडों, उनके फायदे और नुकसान, और विभिन्न एल्गोरिदम में बदल जाते हैं। लेख TOF सिस्टम के विभिन्न घटकों की भी पड़ताल करता है, जैसे कि ऊर्ध्वाधर गुहा सतह उत्सर्जक लेज़रों (VCSELS), ट्रांसमिशन और रिसेप्शन लेंस, CIS, APD, SPAD, SIPM, और ASICs जैसे ड्राइवर सर्किट जैसे सेंसर प्राप्त करते हैं।
TOF का परिचय (उड़ान का समय)
मूलरूप आदर्श
TOF, उड़ान के समय के लिए खड़ा है, एक विधि है जिसका उपयोग दूरी को मापने के लिए किया जाता है, जो एक माध्यम में एक निश्चित दूरी की यात्रा करने के लिए प्रकाश के लिए लगने वाले समय की गणना करता है। यह सिद्धांत मुख्य रूप से ऑप्टिकल टीओएफ परिदृश्यों में लागू होता है और अपेक्षाकृत सीधा होता है। इस प्रक्रिया में प्रकाश के एक बीम को उत्सर्जित करने वाला एक प्रकाश स्रोत शामिल है, जिसमें उत्सर्जन का समय दर्ज किया गया है। यह प्रकाश तब एक लक्ष्य को दर्शाता है, एक रिसीवर द्वारा कब्जा कर लिया जाता है, और रिसेप्शन का समय नोट किया जाता है। इन समयों में अंतर, टी के रूप में दर्शाया गया है, दूरी (डी = प्रकाश की गति (सी) × टी / 2) निर्धारित करता है।
TOF सेंसर के प्रकार
TOF सेंसर के दो प्राथमिक प्रकार हैं: ऑप्टिकल और इलेक्ट्रोमैग्नेटिक। ऑप्टिकल टीओएफ सेंसर, जो अधिक सामान्य हैं, हल्के दालों का उपयोग करते हैं, आमतौर पर इन्फ्रारेड रेंज में, दूरी माप के लिए। इन दालों को सेंसर से उत्सर्जित किया जाता है, एक वस्तु को प्रतिबिंबित किया जाता है, और सेंसर पर लौटते हैं, जहां यात्रा का समय मापा जाता है और दूरी की गणना करने के लिए उपयोग किया जाता है। इसके विपरीत, विद्युत चुम्बकीय TOF सेंसर दूरी को मापने के लिए, रडार या LIDAR जैसे विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उपयोग करते हैं। वे एक समान सिद्धांत पर काम करते हैं, लेकिन एक अलग माध्यम का उपयोग करते हैंदूरी -माप.
TOF सेंसर के अनुप्रयोग
TOF सेंसर बहुमुखी हैं और विभिन्न क्षेत्रों में एकीकृत किए गए हैं:
रोबोटिक्स:बाधा का पता लगाने और नेविगेशन के लिए उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, रूमबा और बोस्टन डायनेमिक्स 'एटलस जैसे रोबोट अपने परिवेश और नियोजन आंदोलनों को मैप करने के लिए टीओएफ गहराई कैमरों को रोजगार देते हैं।
सुरक्षा प्रणालियाँ:घुसपैठियों का पता लगाने, अलार्म को ट्रिगर करने या कैमरा सिस्टम को सक्रिय करने के लिए गति सेंसर में आम।
मोटर वाहन उद्योग:एडेप्टिव क्रूज़ कंट्रोल और टक्कर से बचने के लिए ड्राइवर-असिस्ट सिस्टम में शामिल, नए वाहन मॉडल में तेजी से प्रचलित हो रहा है।
चिकित्सा क्षेत्र: गैर-इनवेसिव इमेजिंग और डायग्नोस्टिक्स में नियोजित, जैसे कि ऑप्टिकल कोरेंस टोमोग्राफी (OCT), उच्च-रिज़ॉल्यूशन टिशू इमेज का उत्पादन।
उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स: चेहरे की पहचान, बायोमेट्रिक प्रमाणीकरण और इशारा मान्यता जैसी सुविधाओं के लिए स्मार्टफोन, टैबलेट और लैपटॉप में एकीकृत।
ड्रोन:नेविगेशन, टकराव से बचने और गोपनीयता और विमानन चिंताओं को संबोधित करने के लिए उपयोग किया जाता है
टीओएफ तंत्र वास्तुकला
एक विशिष्ट TOF प्रणाली में वर्णित के रूप में दूरी माप प्राप्त करने के लिए कई प्रमुख घटक होते हैं:
· ट्रांसमीटर (TX):इसमें एक लेजर लाइट सोर्स शामिल है, मुख्य रूप से एवीसीएसईएल, एक ड्राइवर सर्किट लेजर को चलाने के लिए ASIC, और बीम नियंत्रण के लिए ऑप्टिकल घटकों जैसे कि लेंस या विवर्तनिक ऑप्टिकल तत्वों, और फिल्टर के लिए ऑप्टिकल घटकों को चलाने के लिए।
· रिसीवर (आरएक्स):इसमें लेंस और फ़िल्टर प्राप्त होते हैं, जो प्राप्त करने वाले छोर पर, सीआईएस, एसपीएडी, या एसआईपीएम जैसे सेंसर टीओएफ सिस्टम पर निर्भर करता है, और रिसीवर चिप से बड़ी मात्रा में डेटा संसाधित करने के लिए एक छवि सिग्नल प्रोसेसर (आईएसपी)।
·पावर मैनेजमेंट:स्थिर प्रबंधVCSels के लिए वर्तमान नियंत्रण और SPADs के लिए उच्च वोल्टेज महत्वपूर्ण है, मजबूत बिजली प्रबंधन की आवश्यकता होती है।
· सॉफ्टवेयर लेयर:इसमें फर्मवेयर, एसडीके, ओएस और एप्लिकेशन लेयर शामिल हैं।
आर्किटेक्चर दर्शाता है कि कैसे एक लेजर बीम, VCSEL से उत्पन्न होता है और ऑप्टिकल घटकों द्वारा संशोधित होता है, अंतरिक्ष के माध्यम से यात्रा करता है, एक ऑब्जेक्ट को दर्शाता है, और रिसीवर पर लौटता है। इस प्रक्रिया में समय चूक गणना से दूरी या गहराई की जानकारी का पता चलता है। हालांकि, यह आर्किटेक्चर शोर पथों को कवर नहीं करता है, जैसे कि सूर्य के प्रकाश से प्रेरित शोर या प्रतिबिंबों से बहु-पथ शोर, जो बाद में श्रृंखला में चर्चा की जाती है।
टीओएफ प्रणालियों का वर्गीकरण
TOF सिस्टम को मुख्य रूप से उनकी दूरी माप तकनीकों द्वारा वर्गीकृत किया जाता है: डायरेक्ट TOF (DTOF) और अप्रत्यक्ष TOF (ITOF), प्रत्येक अलग -अलग हार्डवेयर और एल्गोरिथम दृष्टिकोण के साथ। श्रृंखला शुरू में उनके लाभों, चुनौतियों और सिस्टम मापदंडों के तुलनात्मक विश्लेषण में देरी करने से पहले उनके सिद्धांतों को रेखांकित करती है।
टीओएफ के प्रतीत होने वाले सरल सिद्धांत के बावजूद - एक प्रकाश पल्स का उत्सर्जन करना और दूरी की गणना करने के लिए इसकी वापसी का पता लगाना - जटिलता परिवेशी प्रकाश से लौटने वाले प्रकाश को अलग करने में निहित है। यह एक उच्च सिग्नल-टू-शोर अनुपात प्राप्त करने और पर्यावरणीय प्रकाश हस्तक्षेप को कम करने के लिए उपयुक्त तरंग दैर्ध्य का चयन करने के लिए पर्याप्त रूप से उज्ज्वल प्रकाश का उत्सर्जन करके संबोधित किया जाता है। एक और दृष्टिकोण उत्सर्जित प्रकाश को एन्कोड करने के लिए है ताकि वह एक टॉर्च के साथ एसओएस संकेतों के समान वापसी पर इसे अलग कर सके।
श्रृंखला DTOF और ITOF की तुलना करने के लिए आगे बढ़ती है, उनके मतभेदों, लाभों और चुनौतियों पर विस्तार से चर्चा करती है, और आगे TOF सिस्टम को उन सूचनाओं की जटिलता के आधार पर वर्गीकृत करती है जो वे प्रदान करते हैं, 1D TOF से 3D TOF से लेकर।
देशी
डायरेक्ट टीओएफ सीधे फोटॉन की उड़ान समय को मापता है। इसका प्रमुख घटक, एकल फोटॉन हिमस्खलन डायोड (SPAD), एकल फोटॉन का पता लगाने के लिए पर्याप्त संवेदनशील है। DTOF फोटॉन आगमन के समय को मापने के लिए समय सहसंबद्ध एकल फोटॉन काउंटिंग (TCSPC) को नियुक्त करता है, एक विशेष समय के अंतर की उच्चतम आवृत्ति के आधार पर सबसे अधिक संभावना दूरी को कम करने के लिए एक हिस्टोग्राम का निर्माण करता है।
itof
अप्रत्यक्ष टीओएफ उत्सर्जित और प्राप्त तरंगों के बीच चरण अंतर के आधार पर उड़ान के समय की गणना करता है, आमतौर पर निरंतर तरंग या पल्स मॉड्यूलेशन संकेतों का उपयोग करता है। ITOF समय के साथ प्रकाश की तीव्रता को मापते हुए, मानक छवि सेंसर आर्किटेक्चर का उपयोग कर सकता है।
ITOF को निरंतर तरंग मॉड्यूलेशन (CW-ITOF) और पल्स मॉड्यूलेशन (स्पंदित-ITOF) में और विभाजित किया गया है। सीडब्ल्यू-आईटीओएफ उत्सर्जित और प्राप्त साइनसोइडल तरंगों के बीच चरण बदलाव को मापता है, जबकि स्पंदित-आईटीओएफ वर्ग तरंग संकेतों का उपयोग करके चरण शिफ्ट की गणना करता है।
Futher पढ़ना:
- विकिपीडिया। (रा)। उड़ान का समय। से लिया गयाhttps://en.wikipedia.org/wiki/time_of_flight
- सोनी सेमीकंडक्टर सॉल्यूशंस ग्रुप। (रा)। TOF (उड़ान का समय) | छवि सेंसर की सामान्य तकनीक। से लिया गयाhttps://www.sony-semicon.com/en/technologies/tof
- Microsoft। (2021, 4 फरवरी)। इंट्रो टू माइक्रोसॉफ्ट टाइम ऑफ फ्लाइट (टीओएफ) - एज़्योर डेप्थ प्लेटफॉर्म। से लिया गयाhttps://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft- टाइम-ऑफ-फ्लाइट-TOF
- Escatec। (२०२३, २ मार्च)। उड़ान का समय (TOF) सेंसर: एक गहन अवलोकन और अनुप्रयोग। से लिया गयाhttps://www.escatec.com/news/time-of-flight-tof-sensors-an-in-depth-overview-and-applications
वेब पेज सेhttps://faster-than-light.net/tofsystem_c1/
लेखक द्वारा: चाओ गुआंग
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पोस्ट टाइम: दिसंबर -18-2023