त्वरित पोस्टसाठी आमच्या सोशल मीडियाची सदस्यता घ्या.
या मालिकेचा उद्देश वाचकांना टाइम ऑफ फ्लाइट (TOF) सिस्टमची सखोल आणि प्रगतीशील समज प्रदान करणे आहे. या सामग्रीमध्ये TOF सिस्टमचा व्यापक आढावा समाविष्ट आहे, ज्यामध्ये अप्रत्यक्ष TOF (iTOF) आणि थेट TOF (dTOF) दोन्हीचे तपशीलवार स्पष्टीकरण समाविष्ट आहे. हे विभाग सिस्टम पॅरामीटर्स, त्यांचे फायदे आणि तोटे आणि विविध अल्गोरिदममध्ये खोलवर जातात. लेखात TOF सिस्टमच्या विविध घटकांचा देखील शोध घेतला आहे, जसे की व्हर्टिकल कॅव्हिटी सरफेस एमिटिंग लेझर्स (VCSELs), ट्रान्समिशन आणि रिसेप्शन लेन्स, CIS, APD, SPAD, SiPM सारखे रिसीव्हिंग सेन्सर्स आणि ASIC सारखे ड्रायव्हर सर्किट.
TOF (उड्डाणाची वेळ) ची ओळख
मूलभूत तत्त्वे
TOF, ज्याचा अर्थ उड्डाणाचा वेळ आहे, ही एक पद्धत आहे जी प्रकाशाला माध्यमात विशिष्ट अंतर पार करण्यासाठी लागणारा वेळ मोजून अंतर मोजण्यासाठी वापरली जाते. हे तत्व प्रामुख्याने ऑप्टिकल TOF परिस्थितींमध्ये लागू केले जाते आणि ते तुलनेने सोपे आहे. या प्रक्रियेत प्रकाश स्रोत प्रकाशाचा किरण उत्सर्जित करतो, उत्सर्जनाचा वेळ रेकॉर्ड केला जातो. हा प्रकाश नंतर लक्ष्यावरून परावर्तित होतो, रिसीव्हरद्वारे कॅप्चर केला जातो आणि रिसेप्शनचा वेळ नोंदवला जातो. या वेळेतील फरक, जो t म्हणून दर्शविला जातो, तो अंतर निश्चित करतो (d = प्रकाशाचा वेग (c) × t / 2).
ToF सेन्सर्सचे प्रकार
ToF सेन्सरचे दोन प्राथमिक प्रकार आहेत: ऑप्टिकल आणि इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक. ऑप्टिकल ToF सेन्सर, जे अधिक सामान्य आहेत, ते अंतर मोजण्यासाठी प्रकाशाच्या पल्सचा वापर करतात, सामान्यतः इन्फ्रारेड रेंजमध्ये. हे पल्स सेन्सरमधून उत्सर्जित होतात, एखाद्या वस्तूवरून परावर्तित होतात आणि सेन्सरकडे परत येतात, जिथे प्रवासाचा वेळ मोजला जातो आणि अंतर मोजण्यासाठी वापरला जातो. याउलट, इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक ToF सेन्सर अंतर मोजण्यासाठी रडार किंवा लिडार सारख्या इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लाटा वापरतात. ते समान तत्त्वावर कार्य करतात परंतु अंतर मोजण्यासाठी वेगळे माध्यम वापरतात.अंतर मोजमाप.
ToF सेन्सर्सचे अनुप्रयोग
ToF सेन्सर्स बहुमुखी आहेत आणि विविध क्षेत्रांमध्ये एकत्रित केले गेले आहेत:
रोबोटिक्स:अडथळा शोधण्यासाठी आणि नेव्हिगेशनसाठी वापरले जाते. उदाहरणार्थ, रुंबा आणि बोस्टन डायनॅमिक्सचे अॅटलस सारखे रोबोट त्यांच्या सभोवतालच्या परिस्थितीचे मॅपिंग करण्यासाठी आणि हालचालींचे नियोजन करण्यासाठी ToF डेप्थ कॅमेरे वापरतात.
सुरक्षा प्रणाली:घुसखोरांना शोधण्यासाठी, अलार्म सुरू करण्यासाठी किंवा कॅमेरा सिस्टम सक्रिय करण्यासाठी मोशन सेन्सर्समध्ये सामान्य.
ऑटोमोटिव्ह उद्योग:अ‍ॅडॉप्टिव्ह क्रूझ नियंत्रण आणि टक्कर टाळण्यासाठी ड्रायव्हर-असिस्ट सिस्टीममध्ये समाविष्ट केले गेले आहे, जे नवीन वाहन मॉडेल्समध्ये वाढत्या प्रमाणात प्रचलित होत आहे.
वैद्यकीय क्षेत्र: ऑप्टिकल कोहेरेन्स टोमोग्राफी (OCT) सारख्या नॉन-इनवेसिव्ह इमेजिंग आणि डायग्नोस्टिक्समध्ये कार्यरत, उच्च-रिझोल्यूशन टिशू इमेजेस तयार करते.
ग्राहक इलेक्ट्रॉनिक्स: चेहऱ्याची ओळख, बायोमेट्रिक प्रमाणीकरण आणि जेश्चर ओळख यासारख्या वैशिष्ट्यांसाठी स्मार्टफोन, टॅब्लेट आणि लॅपटॉपमध्ये एकत्रित.
ड्रोन:नेव्हिगेशन, टक्कर टाळणे आणि गोपनीयता आणि विमान वाहतूक समस्यांचे निराकरण करण्यासाठी वापरले जाते.
TOF सिस्टम आर्किटेक्चर
वर्णन केल्याप्रमाणे अंतर मोजण्यासाठी एका सामान्य TOF प्रणालीमध्ये अनेक प्रमुख घटक असतात:
· ट्रान्समीटर (Tx):यामध्ये लेसर प्रकाश स्रोत समाविष्ट आहे, प्रामुख्यानेव्हीसीएसईएल, लेसर चालविण्यासाठी ड्रायव्हर सर्किट ASIC, आणि बीम नियंत्रणासाठी ऑप्टिकल घटक जसे की कोलिमेटिंग लेन्स किंवा डिफ्रॅक्टिव्ह ऑप्टिकल घटक आणि फिल्टर.
· रिसीव्हर (Rx):यामध्ये रिसीव्हर एंडवर लेन्स आणि फिल्टर्स, TOF सिस्टीमवर अवलंबून CIS, SPAD किंवा SiPM सारखे सेन्सर्स आणि रिसीव्हर चिपमधून मोठ्या प्रमाणात डेटा प्रोसेस करण्यासाठी इमेज सिग्नल प्रोसेसर (ISP) यांचा समावेश आहे.
·पॉवर व्यवस्थापन:स्थिर व्यवस्थापनव्हीसीएसईएलसाठी करंट नियंत्रण आणि एसपीएडीसाठी उच्च व्होल्टेज हे अत्यंत महत्त्वाचे आहे, ज्यासाठी मजबूत वीज व्यवस्थापन आवश्यक आहे.
· सॉफ्टवेअर स्तर:यामध्ये फर्मवेअर, एसडीके, ओएस आणि अॅप्लिकेशन लेयर समाविष्ट आहे.
VCSEL पासून उद्भवणारा आणि ऑप्टिकल घटकांद्वारे सुधारित केलेला लेसर बीम अवकाशातून कसा प्रवास करतो, एखाद्या वस्तूवरून परावर्तित होतो आणि रिसीव्हरकडे परत कसा येतो हे आर्किटेक्चर दाखवते. या प्रक्रियेतील टाइम लॅप्स गणना अंतर किंवा खोलीची माहिती प्रकट करते. तथापि, या आर्किटेक्चरमध्ये सूर्यप्रकाशामुळे होणारा आवाज किंवा परावर्तनातून येणारा बहु-मार्ग आवाज यासारख्या ध्वनी मार्गांचा समावेश नाही, ज्यांची मालिकेत नंतर चर्चा केली आहे.
टीओएफ सिस्टीमचे वर्गीकरण
TOF प्रणाली प्रामुख्याने त्यांच्या अंतर मापन तंत्रांनुसार वर्गीकृत केल्या जातात: डायरेक्ट TOF (dTOF) आणि अप्रत्यक्ष TOF (iTOF), प्रत्येकीमध्ये वेगळे हार्डवेअर आणि अल्गोरिथमिक दृष्टिकोन आहेत. त्यांचे फायदे, आव्हाने आणि सिस्टम पॅरामीटर्सचे तुलनात्मक विश्लेषण करण्यापूर्वी ही मालिका सुरुवातीला त्यांची तत्त्वे रेखाटते.
TOF चे वरवर साधे तत्व असले तरी - प्रकाशाचा नाडी उत्सर्जित करणे आणि अंतर मोजण्यासाठी त्याचे परत येणे शोधणे - ही जटिलता परत येणाऱ्या प्रकाशाला सभोवतालच्या प्रकाशापासून वेगळे करण्यात आहे. उच्च सिग्नल-टू-नॉइज गुणोत्तर साध्य करण्यासाठी पुरेसा तेजस्वी प्रकाश उत्सर्जित करून आणि पर्यावरणीय प्रकाश हस्तक्षेप कमी करण्यासाठी योग्य तरंगलांबी निवडून हे संबोधित केले जाते. दुसरा दृष्टिकोन म्हणजे उत्सर्जित प्रकाश एन्कोड करणे जेणेकरून तो परत आल्यावर ओळखता येईल, जसे की फ्लॅशलाइटसह SOS सिग्नल.
ही मालिका dTOF आणि iTOF ची तुलना करण्यासाठी पुढे जाते, त्यांच्यातील फरक, फायदे आणि आव्हानांची तपशीलवार चर्चा करते आणि 1D TOF ते 3D TOF पर्यंतच्या माहितीच्या जटिलतेवर आधारित TOF प्रणालींचे वर्गीकरण करते.
डीटीओएफ
डायरेक्ट टीओएफ थेट फोटॉनच्या उड्डाण वेळेचे मोजमाप करते. त्याचा मुख्य घटक, सिंगल फोटॉन अ‍ॅव्हलांच डायोड (एसपीएडी), सिंगल फोटॉन शोधण्यासाठी पुरेसा संवेदनशील आहे. डीटीओएफ फोटॉनच्या आगमनाची वेळ मोजण्यासाठी टाइम कोरेलेटेड सिंगल फोटॉन काउंटिंग (टीसीएसपीसी) वापरते, विशिष्ट वेळेच्या फरकाच्या सर्वोच्च वारंवारतेवर आधारित सर्वात संभाव्य अंतर काढण्यासाठी हिस्टोग्राम तयार करते.
आयटीओएफ
अप्रत्यक्ष TOF उत्सर्जित आणि प्राप्त झालेल्या तरंगरूपांमधील फेज फरकावर आधारित उड्डाण वेळेची गणना करते, सामान्यतः सतत तरंग किंवा पल्स मॉड्युलेशन सिग्नल वापरते. iTOF मानक प्रतिमा सेन्सर आर्किटेक्चर वापरू शकते, कालांतराने प्रकाशाची तीव्रता मोजू शकते.
iTOF पुढे सतत लहरी मॉड्युलेशन (CW-iTOF) आणि पल्स मॉड्युलेशन (Pulsed-iTOF) मध्ये विभागले गेले आहे. CW-iTOF उत्सर्जित आणि प्राप्त झालेल्या साइनसॉइडल लहरींमधील फेज शिफ्ट मोजते, तर पल्स्ड-iTOF स्क्वेअर वेव्ह सिग्नल वापरून फेज शिफ्ट मोजते.
पुढील वाचन:
- विकिपीडिया. (रा.). उड्डाणाची वेळ. येथून पुनर्प्राप्तhttps://en.wikipedia.org/wiki/टाइम_ऑफ_फ्लाइट
- सोनी सेमीकंडक्टर सोल्युशन्स ग्रुप. (एनडी). टीओएफ (उड्डाणाचा वेळ) | प्रतिमा सेन्सर्सची सामान्य तंत्रज्ञान. येथून पुनर्प्राप्तhttps://www.sony-semicon.com/en/technologies/tof
- मायक्रोसॉफ्ट. (२०२१, ४ फेब्रुवारी). मायक्रोसॉफ्ट टाइम ऑफ फ्लाइट (ToF) ची ओळख - अझूर डेप्थ प्लॅटफॉर्म. येथून पुनर्प्राप्तhttps://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft-time-of-flight-tof
- ESCATEC. (२०२३, २ मार्च). उड्डाणाचा वेळ (TOF) सेन्सर्स: एक सखोल आढावा आणि अनुप्रयोग. येथून पुनर्प्राप्तhttps://www.escatec.com/news/time-of-flight-tof-sensors-an-in-depth-overview-and-applications
वेब पेजवरूनhttps://faster-than-light.net/TOFSystem_C1/
लेखक: चाओ गुआंग
अस्वीकरण:
आम्ही येथे घोषित करतो की आमच्या वेबसाइटवर प्रदर्शित केलेल्या काही प्रतिमा इंटरनेट आणि विकिपीडियावरून गोळा केल्या आहेत, ज्याचा उद्देश शिक्षण आणि माहिती सामायिकरणाला प्रोत्साहन देणे आहे. आम्ही सर्व निर्मात्यांच्या बौद्धिक संपदा अधिकारांचा आदर करतो. या प्रतिमांचा वापर व्यावसायिक फायद्यासाठी नाही.
जर तुम्हाला वाटत असेल की वापरलेली कोणतीही सामग्री तुमच्या कॉपीराइटचे उल्लंघन करते, तर कृपया आमच्याशी संपर्क साधा. बौद्धिक संपदा कायदे आणि नियमांचे पालन सुनिश्चित करण्यासाठी आम्ही योग्य उपाययोजना करण्यास तयार आहोत, ज्यामध्ये प्रतिमा काढून टाकणे किंवा योग्य श्रेय देणे समाविष्ट आहे. आमचे ध्येय असे व्यासपीठ राखणे आहे जे सामग्रीने समृद्ध, निष्पक्ष आणि इतरांच्या बौद्धिक संपदा अधिकारांचा आदर करते.
कृपया खालील ईमेल पत्त्यावर आमच्याशी संपर्क साधा:sales@lumispot.cn. कोणतीही सूचना मिळाल्यावर आम्ही त्वरित कारवाई करण्यास वचनबद्ध आहोत आणि अशा कोणत्याही समस्या सोडवण्यासाठी १००% सहकार्याची हमी देतो.
पोस्ट वेळ: डिसेंबर-१८-२०२३