बातम्या - TOF (उड्डाणाची वेळ) प्रणालीचे मूलभूत तत्त्व आणि अनुप्रयोग

त्वरित पोस्टसाठी आमच्या सोशल मीडियाची सदस्यता घ्या

या मालिकेचा उद्देश वाचकांना टाइम ऑफ फ्लाइट (TOF) प्रणालीची सखोल आणि प्रगतीशील समज प्रदान करणे आहे. अप्रत्यक्ष TOF (iTOF) आणि डायरेक्ट TOF (dTOF) या दोन्हींच्या तपशीलवार स्पष्टीकरणांसह, सामग्री TOF प्रणालीचे सर्वसमावेशक विहंगावलोकन समाविष्ट करते. हे विभाग सिस्टीम पॅरामीटर्स, त्यांचे फायदे आणि तोटे आणि विविध अल्गोरिदम यांचा शोध घेतात. लेख TOF सिस्टीमचे विविध घटक जसे की वर्टिकल कॅव्हिटी सरफेस एमिटिंग लेझर (VCSELs), ट्रान्समिशन आणि रिसेप्शन लेन्स, CIS, APD, SPAD, SiPM सारखे रिसीव्हिंग सेन्सर आणि ASICs सारख्या ड्रायव्हर सर्किट्सचा शोध घेतो.

TOF (उड्डाणाची वेळ) चा परिचय

मूलभूत तत्त्वे

TOF, उड्डाणाच्या वेळेसाठी उभी असलेली, ही एक पद्धत आहे जी प्रकाशाला एखाद्या माध्यमात ठराविक अंतर प्रवास करण्यासाठी लागणारा वेळ मोजून अंतर मोजण्यासाठी वापरली जाते. हे तत्त्व प्रामुख्याने ऑप्टिकल TOF परिस्थितींमध्ये लागू केले जाते आणि ते तुलनेने सरळ आहे. प्रक्रियेमध्ये प्रकाशाचा किरण उत्सर्जित करणारा प्रकाश स्रोत असतो, उत्सर्जनाची वेळ नोंदवली जाते. हा प्रकाश नंतर लक्ष्यापासून परावर्तित होतो, प्राप्तकर्त्याद्वारे कॅप्चर केला जातो आणि रिसेप्शनची वेळ लक्षात घेतली जाते. या काळातील फरक, t म्हणून दर्शविला जातो, अंतर (d = प्रकाशाचा वेग (c) × t / 2) निर्धारित करतो.

ToF सेन्सर्सचे प्रकार

ToF सेन्सर्सचे दोन प्राथमिक प्रकार आहेत: ऑप्टिकल आणि इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक. ऑप्टिकल ToF सेन्सर, जे अधिक सामान्य आहेत, अंतर मोजण्यासाठी, विशेषत: इन्फ्रारेड श्रेणीमध्ये, प्रकाश डाळींचा वापर करतात. या डाळी सेन्सरमधून उत्सर्जित केल्या जातात, 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 लिडर सारख्या इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लहरी वापरतात. ते समान तत्त्वावर कार्य करतात परंतु यासाठी भिन्न माध्यम वापरतातअंतर मोजमाप.

ToF सेन्सर्सचे अनुप्रयोग

ToF सेन्सर बहुमुखी आहेत आणि विविध क्षेत्रांमध्ये एकत्रित केले गेले आहेत:

रोबोटिक्स:अडथळा शोधणे आणि नेव्हिगेशनसाठी वापरले जाते. उदाहरणार्थ, Roomba आणि Boston Dynamics' Atlas सारखे रोबोट त्यांच्या सभोवतालचे मॅपिंग आणि हालचालींचे नियोजन करण्यासाठी ToF डेप्थ कॅमेरे वापरतात.

सुरक्षा प्रणाली:घुसखोरांना शोधण्यासाठी, अलार्म ट्रिगर करण्यासाठी किंवा कॅमेरा सिस्टम सक्रिय करण्यासाठी मोशन सेन्सरमध्ये सामान्य.

ऑटोमोटिव्ह उद्योग:ॲडॉप्टिव्ह क्रूझ कंट्रोल आणि टक्कर टाळण्यासाठी ड्रायव्हर-सिस्ट सिस्टममध्ये समाविष्ट केले आहे, नवीन वाहन मॉडेल्समध्ये वाढत्या प्रमाणात प्रचलित होत आहे.

वैद्यकीय क्षेत्र: नॉन-इनवेसिव्ह इमेजिंग आणि डायग्नोस्टिक्समध्ये कार्यरत आहे, जसे की ऑप्टिकल कोहेरेन्स टोमोग्राफी (ओसीटी), उच्च-रिझोल्यूशन टिश्यू प्रतिमा तयार करणे.

ग्राहक इलेक्ट्रॉनिक्स: चेहऱ्याची ओळख, बायोमेट्रिक प्रमाणीकरण आणि जेश्चर रेकग्निशन यांसारख्या 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 मोजमाप साध्य करण्यासाठी ठराविक TOF प्रणालीमध्ये अनेक प्रमुख घटक असतात:

· ट्रान्समीटर (Tx):यामध्ये लेसर प्रकाश स्रोत समाविष्ट आहे, प्रामुख्याने एVCSEL, लेसर चालविण्यासाठी ड्रायव्हर सर्किट ASIC आणि बीम नियंत्रणासाठी ऑप्टिकल घटक जसे की कोलिमेटिंग लेन्स किंवा डिफ्रॅक्टिव्ह ऑप्टिकल घटक आणि फिल्टर.
· प्राप्तकर्ता (Rx):यामध्ये रिसीव्हिंग एंडवर लेन्स आणि फिल्टर, TOF सिस्टीमवर अवलंबून CIS, SPAD किंवा SiPM सारखे सेन्सर आणि रिसीव्हर चिपमधून मोठ्या प्रमाणात डेटा प्रोसेस करण्यासाठी इमेज सिग्नल प्रोसेसर (ISP) यांचा समावेश होतो.
·उर्जा व्यवस्थापन:स्थिर व्यवस्थापनVCSELs साठी वर्तमान नियंत्रण आणि SPAD साठी उच्च व्होल्टेज महत्त्वपूर्ण आहे, ज्यासाठी मजबूत ऊर्जा व्यवस्थापन आवश्यक आहे.
· सॉफ्टवेअर स्तर:यामध्ये फर्मवेअर, SDK, OS आणि ॲप्लिकेशन लेयरचा समावेश आहे.

आर्किटेक्चर दाखवते की लेसर बीम, VCSEL पासून उद्भवलेला आणि ऑप्टिकल घटकांद्वारे सुधारित, अंतराळातून प्रवास करतो, एखाद्या वस्तूचे प्रतिबिंबित करतो आणि प्राप्तकर्त्याकडे परत येतो. या प्रक्रियेतील कालबाह्य गणना अंतर किंवा खोली माहिती प्रकट करते. तथापि, या आर्किटेक्चरमध्ये ध्वनी मार्ग समाविष्ट नाहीत, जसे की सूर्यप्रकाश-प्रेरित आवाज किंवा परावर्तनातून बहु-पाथ आवाज, ज्यांची नंतर मालिकेत चर्चा केली जाईल.

TOF प्रणालीचे वर्गीकरण

TOF प्रणाल्यांचे प्रामुख्याने त्यांच्या अंतर मापन तंत्रांनुसार वर्गीकरण केले जाते: प्रत्यक्ष TOF (dTOF) आणि अप्रत्यक्ष TOF (iTOF), प्रत्येक वेगळ्या हार्डवेअर आणि अल्गोरिदमिक पद्धतींसह. त्यांचे फायदे, आव्हाने आणि सिस्टीम पॅरामीटर्सचे तुलनात्मक विश्लेषण करण्याआधी मालिका सुरुवातीला त्यांच्या तत्त्वांची रूपरेषा देते.

TOF चे दिसायला सोपे तत्व असूनही - प्रकाश नाडी उत्सर्जित करणे आणि अंतर मोजण्यासाठी त्याचे परत येणे शोधणे - परत येणारा प्रकाश सभोवतालच्या प्रकाशापासून वेगळे करण्यात जटिलता आहे. हे उच्च सिग्नल-टू-आवाज गुणोत्तर मिळविण्यासाठी पुरेसा तेजस्वी प्रकाश उत्सर्जित करून आणि पर्यावरणीय प्रकाश हस्तक्षेप कमी करण्यासाठी योग्य तरंगलांबी निवडून संबोधित केले जाते. फ्लॅशलाइटसह एसओएस सिग्नल प्रमाणेच, परत आल्यावर वेगळे करता येण्याजोगे करण्यासाठी उत्सर्जित प्रकाश एन्कोड करणे हा दुसरा दृष्टिकोन आहे.

मालिका dTOF आणि iTOF ची तुलना करण्यासाठी पुढे जाते, त्यांच्यातील फरक, फायदे आणि आव्हाने यांची तपशीलवार चर्चा करते आणि पुढे TOF सिस्टीमचे वर्गीकरण 1D TOF ते 3D TOF पर्यंतच्या माहितीच्या जटिलतेवर आधारित करते.

dTOF

डायरेक्ट TOF थेट फोटॉनच्या उड्डाणाची वेळ मोजते. त्याचा मुख्य घटक, सिंगल फोटॉन अव्हलांच डायोड (SPAD), सिंगल फोटॉन शोधण्यासाठी पुरेसा संवेदनशील आहे. dTOF फोटॉनच्या आगमनाची वेळ मोजण्यासाठी टाइम कॉरिलेटेड सिंगल फोटॉन काउंटिंग (TCSPC) वापरते, विशिष्ट वेळेतील फरकाच्या सर्वोच्च वारंवारतेवर आधारित संभाव्य अंतर काढण्यासाठी हिस्टोग्राम तयार करते.

iTOF

अप्रत्यक्ष TOF उत्सर्जित आणि प्राप्त वेव्हफॉर्ममधील फेज फरकाच्या आधारावर उड्डाण वेळेची गणना करते, सामान्यतः सतत लहरी किंवा पल्स मॉड्युलेशन सिग्नल वापरून. iTOF कालांतराने प्रकाशाची तीव्रता मोजून मानक प्रतिमा सेन्सर आर्किटेक्चर वापरू शकते.

iTOF पुढे सतत वेव्ह मॉड्युलेशन (CW-iTOF) आणि पल्स मॉड्युलेशन (Pulsed-iTOF) मध्ये विभागलेले आहे. CW-iTOF उत्सर्जित आणि प्राप्त साइनसॉइडल लहरींमधील फेज शिफ्ट मोजते, तर पल्स्ड-iTOF स्क्वेअर वेव्ह सिग्नल वापरून फेज शिफ्टची गणना करते.

पुढील वाचन:

विकिपीडिया. (nd). उड्डाणाची वेळ. पासून पुनर्प्राप्तhttps://en.wikipedia.org/wiki/Time_of_flight
सोनी सेमीकंडक्टर सोल्युशन्स ग्रुप. (nd). ToF (उड्डाणाची वेळ) | इमेज सेन्सर्सचे सामान्य तंत्रज्ञान. पासून पुनर्प्राप्तhttps://www.sony-semicon.com/en/technologies/tof
मायक्रोसॉफ्ट. (2021, फेब्रुवारी 4). मायक्रोसॉफ्ट टाइम ऑफ फ्लाइटचा परिचय (ToF) - Azure Depth Platform. पासून पुनर्प्राप्तhttps://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft-time-of-flight-tof
ESCATEC. (2023, मार्च 2). फ्लाइटची वेळ (TOF) सेन्सर्स: सखोल विहंगावलोकन आणि अनुप्रयोग. पासून पुनर्प्राप्तhttps://www.escatec.com/news/time-of-flight-tof-sensors-an-in-depth-overview-and-applications

वेब पृष्ठावरूनhttps://faster-than-light.net/TOFSystem_C1/

लेखक: चाओ गुआंग

अस्वीकरण:

आम्ही याद्वारे घोषित करतो की आमच्या वेबसाइटवर प्रदर्शित केलेल्या काही प्रतिमा इंटरनेट आणि विकिपीडियावरून संकलित केल्या आहेत, ज्याचा उद्देश शिक्षण आणि माहितीची देवाणघेवाण वाढवणे आहे. आम्ही सर्व निर्मात्यांच्या बौद्धिक संपदा अधिकारांचा आदर करतो. या प्रतिमांचा वापर व्यावसायिक फायद्यासाठी नाही.

वापरलेल्या कोणत्याही सामग्रीने तुमच्या कॉपीराइटचे उल्लंघन होत असल्याचे तुम्हाला वाटत असल्यास, कृपया आमच्याशी संपर्क साधा. आम्ही बौद्धिक संपदा कायदे आणि नियमांचे पालन सुनिश्चित करण्यासाठी, प्रतिमा काढून टाकणे किंवा योग्य विशेषता प्रदान करणे यासह योग्य उपाययोजना करण्यास इच्छुक आहोत. आमचे ध्येय एक व्यासपीठ राखणे हे आहे जे सामग्रीने समृद्ध, न्याय्य आणि इतरांच्या बौद्धिक संपदा अधिकारांचा आदर करते.

कृपया खालील ईमेल पत्त्यावर आमच्याशी संपर्क साधा:sales@lumispot.cn. आम्ही कोणतीही सूचना प्राप्त झाल्यावर त्वरित कारवाई करण्यास वचनबद्ध आहोत आणि अशा कोणत्याही समस्यांचे निराकरण करण्यासाठी 100% सहकार्याची हमी देतो.