समाचार - टाइम ऑफ फ्लाइट (टीओएफ) प्रणाली का मूल सिद्धांत और अनुप्रयोग

त्वरित अपडेट के लिए हमारे सोशल मीडिया को सब्सक्राइब करें

इस श्रृंखला का उद्देश्य पाठकों को टाइम ऑफ फ्लाइट (टीओएफ) प्रणाली की गहन और प्रगतिशील समझ प्रदान करना है। इसमें टीओएफ प्रणालियों का व्यापक अवलोकन शामिल है, जिसमें अप्रत्यक्ष टीओएफ (आईटीओएफ) और प्रत्यक्ष टीओएफ (डीटीओएफ) दोनों की विस्तृत व्याख्याएं शामिल हैं। इन अनुभागों में प्रणाली मापदंडों, उनके लाभ और हानियों, और विभिन्न एल्गोरिदम पर विस्तार से चर्चा की गई है। लेख में टीओएफ प्रणालियों के विभिन्न घटकों, जैसे वर्टिकल कैविटी सरफेस एमिटिंग लेजर (वीसीएसईएल), ट्रांसमिशन और रिसेप्शन लेंस, सीआईएस, एपीडी, एसपीएडी, एसआईपीएम जैसे रिसीविंग सेंसर और एएसआईसी जैसे ड्राइवर सर्किट का भी विश्लेषण किया गया है।

टीओएफ (टाइम ऑफ फ्लाइट) का परिचय

मूलरूप आदर्श

टाइम ऑफ फ्लाइट (टीओएफ) एक ऐसी विधि है जिसका उपयोग किसी माध्यम में प्रकाश द्वारा एक निश्चित दूरी तय करने में लगने वाले समय की गणना करके दूरी मापने के लिए किया जाता है। यह सिद्धांत मुख्य रूप से ऑप्टिकल टीओएफ परिदृश्यों में लागू होता है और अपेक्षाकृत सरल है। इस प्रक्रिया में एक प्रकाश स्रोत प्रकाश की किरण उत्सर्जित करता है, और उत्सर्जन का समय रिकॉर्ड किया जाता है। यह प्रकाश फिर एक लक्ष्य से परावर्तित होता है, एक रिसीवर द्वारा ग्रहण किया जाता है, और प्राप्ति का समय नोट किया जाता है। इन समयों का अंतर, जिसे t से दर्शाया जाता है, दूरी निर्धारित करता है (d = प्रकाश की गति (c) × t / 2)।

टीओएफ सेंसर के प्रकार

ToF सेंसर मुख्य रूप से दो प्रकार के होते हैं: ऑप्टिकल और इलेक्ट्रोमैग्नेटिक। ऑप्टिकल ToF सेंसर, जो अधिक सामान्य हैं, दूरी मापने के लिए प्रकाश स्पंदनों का उपयोग करते हैं, आमतौर पर इन्फ्रारेड रेंज में। ये स्पंदन सेंसर से उत्सर्जित होते हैं, किसी वस्तु से टकराकर वापस सेंसर पर लौट आते हैं, जहां यात्रा समय को मापा जाता है और दूरी की गणना के लिए उपयोग किया जाता है। इसके विपरीत, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक ToF सेंसर दूरी मापने के लिए रडार या लिडार की तरह इलेक्ट्रोमैग्नेटिक तरंगों का उपयोग करते हैं। ये समान सिद्धांत पर कार्य करते हैं लेकिन दूरी मापने के लिए एक अलग माध्यम का उपयोग करते हैं।दूरी मापन.

टीओएफ सेंसर के अनुप्रयोग

टीओएफ सेंसर बहुमुखी हैं और इन्हें विभिन्न क्षेत्रों में एकीकृत किया गया है:

रोबोटिक्स:इसका उपयोग बाधाओं का पता लगाने और नेविगेशन के लिए किया जाता है। उदाहरण के लिए, रूमबा और बोस्टन डायनेमिक्स के एटलस जैसे रोबोट अपने आसपास के वातावरण का मानचित्रण करने और गतिविधियों की योजना बनाने के लिए टॉफ़ (ToF) डेप्थ कैमरों का उपयोग करते हैं।

सुरक्षा प्रणालियाँ:घुसपैठियों का पता लगाने, अलार्म बजाने या कैमरा सिस्टम को सक्रिय करने के लिए मोशन सेंसर में इनका उपयोग आम है।

मोटर वाहन उद्योग:अनुकूली क्रूज नियंत्रण और टक्कर से बचाव के लिए ड्राइवर-सहायता प्रणालियों में शामिल, यह नई वाहन मॉडलों में तेजी से प्रचलित हो रहा है।

चिकित्सा क्षेत्रइसका उपयोग गैर-आक्रामक इमेजिंग और निदान में किया जाता है, जैसे कि ऑप्टिकल कोहेरेंस टोमोग्राफी (ओसीटी), जो उच्च-रिज़ॉल्यूशन ऊतक छवियां उत्पन्न करती है।

उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्सचेहरे की पहचान, बायोमेट्रिक प्रमाणीकरण और हावभाव पहचान जैसी सुविधाओं के लिए स्मार्टफोन, टैबलेट और लैपटॉप में एकीकृत।

ड्रोन:इसका उपयोग नेविगेशन, टक्कर से बचाव और गोपनीयता तथा विमानन संबंधी चिंताओं के समाधान के लिए किया जाता है।

टीओएफ सिस्टम आर्किटेक्चर

एक विशिष्ट टीओएफ प्रणाली में वर्णित दूरी माप को प्राप्त करने के लिए कई प्रमुख घटक शामिल होते हैं:

· ट्रांसमीटर (Tx):इसमें लेजर प्रकाश स्रोत शामिल है, मुख्य रूप से एकवीसीएसएलइसमें लेजर को चलाने के लिए एक ड्राइवर सर्किट एएसआईसी, और बीम नियंत्रण के लिए ऑप्टिकल घटक जैसे कि कोलिमेटिंग लेंस या विवर्तनिक ऑप्टिकल तत्व और फिल्टर शामिल हैं।
· रिसीवर (आरएक्स):इसमें प्राप्तकर्ता छोर पर लेंस और फिल्टर, टीओएफ सिस्टम के आधार पर सीआईएस, एसपीएडी या एसआईपीएम जैसे सेंसर और रिसीवर चिप से बड़ी मात्रा में डेटा को संसाधित करने के लिए एक इमेज सिग्नल प्रोसेसर (आईएसपी) शामिल हैं।
·विद्युत प्रबंधन:स्थिर प्रबंधनवीसीएसईएल के लिए वर्तमान नियंत्रण और एसपीएडी के लिए उच्च वोल्टेज नियंत्रण महत्वपूर्ण है, जिसके लिए मजबूत पावर प्रबंधन की आवश्यकता होती है।
· सॉफ्टवेयर लेयर:इसमें फर्मवेयर, एसडीके, ऑपरेटिंग सिस्टम और एप्लिकेशन लेयर शामिल हैं।

यह आर्किटेक्चर दर्शाता है कि कैसे VCSEL से उत्पन्न और ऑप्टिकल घटकों द्वारा संशोधित लेजर बीम अंतरिक्ष में यात्रा करती है, किसी वस्तु से टकराकर परावर्तित होती है और रिसीवर तक वापस लौटती है। इस प्रक्रिया में समय अंतराल की गणना दूरी या गहराई की जानकारी प्रदान करती है। हालांकि, यह आर्किटेक्चर शोर के रास्तों को कवर नहीं करता है, जैसे कि सूर्य के प्रकाश से उत्पन्न शोर या परावर्तन से उत्पन्न बहु-पथ शोर, जिनकी चर्चा इस श्रृंखला में आगे की जाएगी।

टीओएफ प्रणालियों का वर्गीकरण

टीओएफ सिस्टम को मुख्य रूप से उनकी दूरी मापन तकनीकों के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है: प्रत्यक्ष टीओएफ (डीटीओएफ) और अप्रत्यक्ष टीओएफ (आईटीओएफ), जिनमें से प्रत्येक की अपनी अलग हार्डवेयर और एल्गोरिथम संबंधी पद्धतियाँ होती हैं। यह श्रृंखला प्रारंभ में उनके सिद्धांतों की रूपरेखा प्रस्तुत करती है, फिर उनके लाभों, चुनौतियों और सिस्टम मापदंडों के तुलनात्मक विश्लेषण में गहराई से उतरती है।

टीओएफ का सिद्धांत देखने में सरल लगता है – प्रकाश की एक तरंग उत्सर्जित करना और दूरी की गणना के लिए उसकी वापसी का पता लगाना – लेकिन इसकी जटिलता परिवेशी प्रकाश से वापसी प्रकाश को अलग करने में निहित है। इस समस्या को हल करने के लिए पर्याप्त चमकीला प्रकाश उत्सर्जित किया जाता है ताकि उच्च सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात प्राप्त हो सके और परिवेशी प्रकाश के हस्तक्षेप को कम करने के लिए उपयुक्त तरंगदैर्ध्य का चयन किया जाता है। एक अन्य तरीका यह है कि उत्सर्जित प्रकाश को एन्कोड किया जाए ताकि वापसी पर उसे पहचाना जा सके, जैसे टॉर्च से एसओएस सिग्नल भेजे जाते हैं।

यह श्रृंखला dTOF और iTOF की तुलना करती है, उनके अंतरों, लाभों और चुनौतियों पर विस्तार से चर्चा करती है, और आगे उनके द्वारा प्रदान की जाने वाली सूचना की जटिलता के आधार पर TOF प्रणालियों को वर्गीकृत करती है, जो 1D TOF से लेकर 3D TOF तक होती है।

dTOF

डायरेक्ट टीओएफ सीधे फोटॉन के उड़ान समय को मापता है। इसका प्रमुख घटक, सिंगल फोटॉन एवलांच डायोड (एसपीएडी), एकल फोटॉन का पता लगाने के लिए पर्याप्त संवेदनशील है। डीटीओएफ फोटॉन के आगमन के समय को मापने के लिए टाइम कोरिलेटेड सिंगल फोटॉन काउंटिंग (टीसीएसपीसी) का उपयोग करता है, और एक हिस्टोग्राम बनाकर किसी विशेष समय अंतर की उच्चतम आवृत्ति के आधार पर सबसे संभावित दूरी का अनुमान लगाता है।

आईटीओएफ

अप्रत्यक्ष टीओएफ उत्सर्जित और प्राप्त तरंगों के बीच कला अंतर के आधार पर उड़ान समय की गणना करता है, आमतौर पर निरंतर तरंग या पल्स मॉड्यूलेशन संकेतों का उपयोग करता है। आईटीओएफ मानक इमेज सेंसर आर्किटेक्चर का उपयोग कर सकता है, जो समय के साथ प्रकाश की तीव्रता को मापता है।

आईटीओएफ को आगे सतत तरंग मॉड्यूलेशन (सीडब्ल्यू-आईटीओएफ) और पल्स मॉड्यूलेशन (पल्स्ड-आईटीओएफ) में उपविभाजित किया गया है। सीडब्ल्यू-आईटीओएफ उत्सर्जित और प्राप्त साइनसोइडल तरंगों के बीच चरण अंतर को मापता है, जबकि पल्स्ड-आईटीओएफ वर्ग तरंग संकेतों का उपयोग करके चरण अंतर की गणना करता है।

आगे पढ़ने के लिए:

विकिपीडिया. (एनडी). उड़ान का समय. से प्राप्त किया गयाhttps://en.wikipedia.org/wiki/Time_of_flight
सोनी सेमीकंडक्टर सॉल्यूशंस ग्रुप। (एनडी)। टीओएफ (टाइम ऑफ फ्लाइट) | इमेज सेंसर की सामान्य तकनीक। से प्राप्त।https://www.sony-semicon.com/en/technologies/tof
माइक्रोसॉफ्ट. (2021, 4 फरवरी). माइक्रोसॉफ्ट टाइम ऑफ फ्लाइट (टीओएफ) का परिचय - एज़्योर डेप्थ प्लेटफॉर्म. से प्राप्त किया गया.https://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft-time-of-flight-tof
ESCATEC. (2023, मार्च 2). टाइम ऑफ़ फ़्लाइट (TOF) सेंसर: एक गहन अवलोकन और अनुप्रयोग। से प्राप्त किया गया।https://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: चाओ गुआंग

अस्वीकरण:

हम यह घोषणा करते हैं कि हमारी वेबसाइट पर प्रदर्शित कुछ चित्र इंटरनेट और विकिपीडिया से लिए गए हैं, जिनका उद्देश्य शिक्षा और सूचना साझाकरण को बढ़ावा देना है। हम सभी रचनाकारों के बौद्धिक संपदा अधिकारों का सम्मान करते हैं। इन चित्रों का उपयोग व्यावसायिक लाभ के लिए नहीं किया गया है।

यदि आपको लगता है कि उपयोग की गई कोई भी सामग्री आपके कॉपीराइट का उल्लंघन करती है, तो कृपया हमसे संपर्क करें। हम बौद्धिक संपदा कानूनों और विनियमों का अनुपालन सुनिश्चित करने के लिए उचित उपाय करने के लिए तत्पर हैं, जिनमें छवियों को हटाना या उचित श्रेय देना शामिल है। हमारा लक्ष्य एक ऐसा मंच बनाए रखना है जो सामग्री से भरपूर हो, निष्पक्ष हो और दूसरों के बौद्धिक संपदा अधिकारों का सम्मान करता हो।

कृपया निम्नलिखित ईमेल पते पर हमसे संपर्क करें:sales@lumispot.cnहम किसी भी प्रकार की सूचना प्राप्त होने पर तत्काल कार्रवाई करने के लिए प्रतिबद्ध हैं और इस तरह के किसी भी मुद्दे को हल करने में शत प्रतिशत सहयोग की गारंटी देते हैं।