समाचार - टीओएफ (उड़ान का समय) प्रणाली का मूल सिद्धांत और अनुप्रयोग

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इस श्रृंखला का उद्देश्य पाठकों को उड़ान के समय (टीओएफ) प्रणाली की गहन और प्रगतिशील समझ प्रदान करना है। सामग्री में टीओएफ सिस्टम का व्यापक अवलोकन शामिल है, जिसमें अप्रत्यक्ष टीओएफ (आईटीओएफ) और प्रत्यक्ष टीओएफ (डीटीओएफ) दोनों की विस्तृत व्याख्या शामिल है। ये अनुभाग सिस्टम मापदंडों, उनके फायदे और नुकसान और विभिन्न एल्गोरिदम पर प्रकाश डालते हैं। लेख टीओएफ सिस्टम के विभिन्न घटकों की भी पड़ताल करता है, जैसे वर्टिकल कैविटी सरफेस एमिटिंग लेजर (वीसीएसईएल), ट्रांसमिशन और रिसेप्शन लेंस, सीआईएस, एपीडी, एसपीएडी, एसआईपीएम जैसे सेंसर प्राप्त करना और एएसआईसी जैसे ड्राइवर सर्किट।

टीओएफ का परिचय (उड़ान का समय)

मूलरूप आदर्श

टीओएफ, जिसका मतलब उड़ान का समय है, एक ऐसी विधि है जिसका उपयोग किसी माध्यम में प्रकाश को 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 शामिल होता है जो प्रकाश की किरण उत्सर्जित करता है, जिसमें उत्सर्जन का समय दर्ज किया जाता है। यह प्रकाश तब लक्ष्य से परावर्तित होता है, रिसीवर द्वारा पकड़ लिया जाता है और ग्रहण का समय नोट कर लिया जाता है। इन समयों में अंतर, जिसे t के रूप में दर्शाया गया है, दूरी (d = प्रकाश की गति (c) × t / 2) निर्धारित करता है।

टीओएफ सेंसर के प्रकार

टीओएफ सेंसर के दो प्राथमिक प्रकार हैं: ऑप्टिकल और इलेक्ट्रोमैग्नेटिक। ऑप्टिकल टीओएफ सेंसर, जो अधिक सामान्य हैं, दूरी माप के लिए, आमतौर पर इन्फ्रारेड रेंज में प्रकाश दालों का उपयोग करते हैं। ये स्पंदन सेंसर से उत्सर्जित होते हैं, किसी वस्तु से परावर्तित होते हैं, और सेंसर पर लौट आते हैं, जहां यात्रा का समय मापा जाता है और दूरी की गणना करने के लिए उपयोग किया जाता है। इसके विपरीत, विद्युत चुम्बकीय टीओएफ सेंसर दूरी मापने के लिए रडार या लिडार जैसी विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उपयोग करते हैं। वे एक समान सिद्धांत पर काम करते हैं लेकिन इसके लिए एक अलग माध्यम का उपयोग करते हैंदूरी माप.

टीओएफ सेंसर के अनुप्रयोग

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

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 के मानचित्रण और गतिविधियों की योजना बनाने के लिए टीओएफ गहराई वाले कैमरों का उपयोग करते हैं।

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

मोटर वाहन उद्योग:अनुकूली क्रूज़ नियंत्रण और टकराव से बचाव के लिए ड्राइवर-सहायता प्रणालियों में शामिल किया गया, जो नए वाहन मॉडलों में तेजी से प्रचलित हो रहा है।

चिकित्सा क्षेत्र: गैर-आक्रामक इमेजिंग और डायग्नोस्टिक्स में नियोजित, जैसे कि ऑप्टिकल कोहेरेंस टोमोग्राफी (ओसीटी), उच्च-रिज़ॉल्यूशन ऊतक छवियों का उत्पादन।

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

ड्रोन:नेविगेशन, टकराव से बचाव और गोपनीयता और विमानन संबंधी चिंताओं को दूर करने के लिए उपयोग किया जाता है

टीओएफ सिस्टम आर्किटेक्चर

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

· ट्रांसमीटर (टीएक्स):इसमें मुख्य रूप से एक लेजर प्रकाश स्रोत शामिल हैवीसीएसईएल, लेज़र को चलाने के लिए एक ड्राइवर सर्किट ASIC, और बीम नियंत्रण के लिए ऑप्टिकल घटक जैसे कोलिमेटिंग लेंस या विवर्तनिक ऑप्टिकल तत्व और फ़िल्टर।
· रिसीवर (आरएक्स):इसमें प्राप्त छोर पर लेंस और फिल्टर, टीओएफ प्रणाली के आधार पर सीआईएस, एसपीएडी, या एसआईपीएम जैसे सेंसर और रिसीवर चिप से बड़ी मात्रा में डेटा संसाधित करने के लिए एक इमेज सिग्नल प्रोसेसर (आईएसपी) शामिल है।
·बिजली प्रबंधन:स्थिर प्रबंधनवीसीएसईएल के लिए वर्तमान नियंत्रण और एसपीएडी के लिए उच्च वोल्टेज महत्वपूर्ण है, जिसके लिए मजबूत बिजली प्रबंधन की आवश्यकता होती है।
· सॉफ़्टवेयर परत:इसमें फ़र्मवेयर, एसडीके, ओएस और एप्लिकेशन परत शामिल हैं।

आर्किटेक्चर दर्शाता है कि कैसे एक लेजर बीम, वीसीएसईएल से उत्पन्न होती है और ऑप्टिकल घटकों द्वारा संशोधित होती है, अंतरिक्ष के माध्यम से यात्रा करती है, किसी वस्तु को प्रतिबिंबित करती है, और रिसीवर के पास लौट आती है। इस प्रक्रिया में समय व्यतीत होने की गणना से दूरी या गहराई की जानकारी का पता चलता है। हालाँकि, यह आर्किटेक्चर शोर पथों को कवर नहीं करता है, जैसे कि सूरज की रोशनी से प्रेरित शोर या प्रतिबिंबों से बहु-पथ शोर, जिस पर बाद में श्रृंखला में चर्चा की गई है।

टीओएफ सिस्टम का वर्गीकरण

टीओएफ सिस्टम को मुख्य रूप से उनकी दूरी माप तकनीकों द्वारा वर्गीकृत किया जाता है: प्रत्यक्ष टीओएफ (डीटीओएफ) और अप्रत्यक्ष टीओएफ (आईटीओएफ), प्रत्येक अलग हार्डवेयर और एल्गोरिथम दृष्टिकोण के साथ। श्रृंखला शुरू में उनके फायदे, चुनौतियों और सिस्टम मापदंडों के तुलनात्मक विश्लेषण पर चर्चा करने से पहले उनके सिद्धांतों की रूपरेखा तैयार करती है।

टीओएफ के प्रतीत होने वाले सरल सिद्धांत के बावजूद - एक प्रकाश पल्स उत्सर्जित करना और दूरी की गणना करने के लिए इसकी वापसी का पता लगाना - जटिलता परिवेश प्रकाश से लौटने वाली रोशनी को अलग करने में निहित है। उच्च सिग्नल-टू-शोर अनुपात प्राप्त करने के लिए पर्याप्त उज्ज्वल प्रकाश उत्सर्जित करके और पर्यावरणीय प्रकाश हस्तक्षेप को कम करने के लिए उपयुक्त तरंग दैर्ध्य का चयन करके इसे संबोधित किया जाता है। एक अन्य दृष्टिकोण उत्सर्जित प्रकाश को एनकोड करना है ताकि वापस लौटने पर इसे अलग पहचाना जा सके, फ्लैशलाइट के साथ एसओएस सिग्नल के समान।

श्रृंखला डीटीओएफ और आईटीओएफ की तुलना करने के लिए आगे बढ़ती है, उनके अंतर, फायदे और चुनौतियों पर विस्तार से चर्चा करती है, और टीओएफ सिस्टम को उनके द्वारा प्रदान की जाने वाली जानकारी की जटिलता के आधार पर 1डी टीओएफ से 3डी टीओएफ तक वर्गीकृत करती है।

डीटीओएफ

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

iTOF

अप्रत्यक्ष टीओएफ उत्सर्जित और प्राप्त तरंगों के बीच चरण अंतर के आधार पर उड़ान 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 मापने के लिए मानक छवि सेंसर आर्किटेक्चर का उपयोग कर सकता है।

iTOF को निरंतर तरंग मॉड्यूलेशन (CW-iTOF) और पल्स मॉड्यूलेशन (पल्स्ड-iTOF) में विभाजित किया गया है। CW-iTOF उत्सर्जित और प्राप्त साइनसोइडल तरंगों के बीच चरण बदलाव को मापता है, जबकि स्पंदित-iTOF वर्ग तरंग संकेतों का उपयोग करके चरण बदलाव की गणना करता है।

आगे पढ़ना:

विकिपीडिया. (रा)। उड़ान का समय. से लिया गयाhttps://en.wikipedia.org/wiki/Time_of_flight
सोनी सेमीकंडक्टर सॉल्यूशंस ग्रुप। (रा)। टीओएफ (उड़ान का समय) | छवि सेंसर की सामान्य तकनीक। से लिया गयाhttps://www.sony-smicon.com/en/technologies/tof
माइक्रोसॉफ्ट. (2021, 4 फरवरी)। माइक्रोसॉफ्ट टाइम ऑफ फ्लाइट (टीओएफ) का परिचय - एज़्योर डेप्थ प्लेटफॉर्म। से लिया गयाhttps://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft-time-of-flight-tof
ESCATEC. (2023, 2 मार्च)। उड़ान का समय (टीओएफ) 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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