خبریں - TOF (فلائٹ کا وقت) سسٹم کا بنیادی اصول اور اطلاق

فوری پوسٹ کے لیے ہمارے سوشل میڈیا کو سبسکرائب کریں۔

اس سیریز کا مقصد قارئین کو ٹائم آف فلائٹ (TOF) سسٹم کے بارے میں گہرائی اور ترقی پسندانہ تفہیم فراہم کرنا ہے۔ مواد TOF سسٹمز کے ایک جامع جائزہ کا احاطہ کرتا ہے، بشمول بالواسطہ TOF (iTOF) اور براہ راست TOF (dTOF) دونوں کی تفصیلی وضاحت۔ یہ حصے سسٹم کے پیرامیٹرز، ان کے فائدے اور نقصانات، اور مختلف الگورتھم کا مطالعہ کرتے ہیں۔ مضمون میں TOF سسٹمز کے مختلف اجزاء جیسے کہ Vertical Cavity Surface Emitting Lasers (VCSELs)، ٹرانسمیشن اور ریسپشن لینز، وصول کرنے والے سینسرز جیسے CIS، APD، SPAD، SiPM، اور ڈرائیور سرکٹس جیسے ASICs کا بھی جائزہ لیا گیا ہے۔

TOF (پرواز کا وقت) کا تعارف

بنیادی اصول

TOF، پرواز کے وقت کے لیے کھڑا، ایک ایسا طریقہ ہے جو روشنی کو کسی میڈیم میں ایک مخصوص فاصلہ طے کرنے میں لگنے والے وقت کا حساب لگا کر فاصلے کی پیمائش کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ یہ اصول بنیادی طور پر آپٹیکل TOF منظرناموں میں لاگو ہوتا ہے اور نسبتاً سیدھا ہے۔ اس عمل میں روشنی کا ایک شہتیر خارج کرنے والا روشنی کا ذریعہ شامل ہوتا ہے، جس میں اخراج کا وقت ریکارڈ ہوتا ہے۔ یہ روشنی پھر کسی ہدف کو منعکس کرتی ہے، وصول کنندہ کے ذریعے پکڑ لی جاتی ہے، اور استقبال کا وقت نوٹ کیا جاتا ہے۔ ان اوقات میں فرق، جسے t کے طور پر ظاہر کیا جاتا ہے، فاصلے کا تعین کرتا ہے (d = روشنی کی رفتار (c) × t/2)۔

ToF سینسر کی اقسام

ToF سینسر کی دو بنیادی اقسام ہیں: آپٹیکل اور برقی مقناطیسی۔ آپٹیکل ToF سینسر، جو زیادہ عام ہیں، روشنی کی دالیں، عام طور پر اورکت رینج میں، فاصلے کی پیمائش کے لیے استعمال کرتے ہیں۔ یہ دالیں سینسر سے خارج ہوتی ہیں، کسی چیز کی عکاسی کرتی ہیں، اور سینسر پر واپس آتی ہیں، جہاں سفر کا وقت ماپا جاتا ہے اور فاصلے کا حساب لگانے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ اس کے برعکس، برقی مقناطیسی ToF سینسر فاصلے کی پیمائش کے لیے برقی مقناطیسی لہروں، جیسے ریڈار یا lidar کا استعمال کرتے ہیں۔ وہ ایک جیسے اصول پر کام کرتے ہیں لیکن اس کے لیے ایک مختلف میڈیم استعمال کرتے ہیں۔فاصلے کی پیمائش.

ToF سینسر کی ایپلی کیشنز

ToF سینسر ورسٹائل ہیں اور انہیں مختلف شعبوں میں ضم کیا گیا ہے:

روبوٹکس:رکاوٹ کا پتہ لگانے اور نیویگیشن کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ مثال کے طور پر، Roomba اور Boston Dynamics' Atlas جیسے روبوٹ اپنے اردگرد کی نقشہ سازی اور نقل و حرکت کی منصوبہ بندی کے لیے ToF گہرائی والے کیمرے لگاتے ہیں۔

سیکیورٹی سسٹمز:گھسنے والوں کا پتہ لگانے، الارم کو متحرک کرنے، یا کیمرے کے نظام کو چالو کرنے کے لیے موشن سینسرز میں عام۔

آٹوموٹو انڈسٹری:انکولی کروز کنٹرول اور تصادم سے بچنے کے لیے ڈرائیور کے معاون نظاموں میں شامل کیا گیا، جو گاڑیوں کے نئے ماڈلز میں تیزی سے رائج ہوتا جا رہا ہے۔

میڈیکل فیلڈ: غیر جارحانہ امیجنگ اور تشخیص میں کام کرتا ہے، جیسے آپٹیکل کوہرنس ٹوموگرافی (OCT)، ہائی ریزولوشن ٹشو امیجز تیار کرتا ہے۔

کنزیومر الیکٹرانکس: چہرے کی شناخت، بائیو میٹرک تصدیق، اور اشاروں کی شناخت جیسی خصوصیات کے لیے اسمارٹ فونز، ٹیبلیٹس اور لیپ ٹاپس میں مربوط۔

ڈرونز:نیویگیشن، تصادم سے بچنے، اور رازداری اور ہوا بازی کے خدشات کو دور کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے

TOF سسٹم آرکیٹیکچر

ایک عام TOF نظام فاصلے کی پیمائش کو حاصل کرنے کے لیے کئی اہم اجزاء پر مشتمل ہوتا ہے جیسا کہ بیان کیا گیا ہے:

· ٹرانسمیٹر (Tx):اس میں ایک لیزر روشنی کا ذریعہ شامل ہے، بنیادی طور پر aوی سی ایس ای ایللیزر کو چلانے کے لیے ایک ڈرائیور سرکٹ ASIC، اور بیم کنٹرول کے لیے آپٹیکل اجزاء جیسے کہ کولیمٹنگ لینز یا ڈفریکٹیو آپٹیکل عناصر، اور فلٹرز۔
· وصول کنندہ (Rx):یہ وصول کرنے والے سرے پر لینز اور فلٹرز، TOF سسٹم پر منحصر CIS، SPAD، یا SiPM جیسے سینسرز، اور وصول کنندہ چپ سے بڑی مقدار میں ڈیٹا پر کارروائی کرنے کے لیے ایک امیج سگنل پروسیسر (ISP) پر مشتمل ہوتا ہے۔
·پاور مینجمنٹ:مستحکم انتظامVCSELs کے لیے موجودہ کنٹرول اور SPADs کے لیے ہائی وولٹیج بہت اہم ہے، جس کے لیے مضبوط پاور مینجمنٹ کی ضرورت ہوتی ہے۔
· سافٹ ویئر پرت:اس میں فرم ویئر، SDK، OS، اور ایپلیکیشن لیئر شامل ہیں۔

فن تعمیر یہ ظاہر کرتا ہے کہ کس طرح ایک لیزر بیم، VCSEL سے شروع ہوتی ہے اور آپٹیکل اجزاء کے ذریعے تبدیل ہوتی ہے، خلا میں سفر کرتی ہے، کسی چیز کی عکاسی کرتی ہے، اور وصول کنندہ پر واپس آتی ہے۔ اس عمل میں وقت گزر جانے کا حساب کتاب فاصلے یا گہرائی کی معلومات کو ظاہر کرتا ہے۔ تاہم، اس فن تعمیر میں شور کے راستوں کا احاطہ نہیں کیا گیا ہے، جیسے سورج کی روشنی سے پیدا ہونے والا شور یا مظاہر سے ملٹی پاتھ شور، جن پر سیریز میں بعد میں بحث کی جائے گی۔

TOF سسٹمز کی درجہ بندی

TOF سسٹمز کو بنیادی طور پر ان کی فاصلے کی پیمائش کی تکنیکوں کے ذریعے درجہ بندی کیا جاتا ہے: براہ راست TOF (dTOF) اور بالواسطہ TOF (iTOF)، ہر ایک الگ الگ ہارڈ ویئر اور الگورتھمک نقطہ نظر کے ساتھ۔ ان کے فوائد، چیلنجز، اور سسٹم کے پیرامیٹرز کا تقابلی تجزیہ کرنے سے پہلے سیریز ابتدائی طور پر ان کے اصولوں کا خاکہ پیش کرتی ہے۔

TOF کے بظاہر سادہ اصول کے باوجود - روشنی کی نبض کو خارج کرنا اور فاصلے کا حساب لگانے کے لیے اس کی واپسی کا پتہ لگانا - پیچیدگی واپس آنے والی روشنی کو محیطی روشنی سے فرق کرنے میں مضمر ہے۔ یہ ایک اعلی سگنل ٹو شور کے تناسب کو حاصل کرنے کے لیے کافی روشن روشنی کے اخراج اور ماحولیاتی روشنی کی مداخلت کو کم سے کم کرنے کے لیے مناسب طول موج کا انتخاب کرکے حل کیا جاتا ہے۔ ایک اور نقطہ نظر یہ ہے کہ خارج ہونے والی روشنی کو انکوڈ کیا جائے تاکہ واپسی پر اسے ممتاز بنایا جا سکے، جیسا کہ فلیش لائٹ کے ساتھ SOS سگنلز کی طرح۔

یہ سلسلہ dTOF اور iTOF کا موازنہ کرنے کے لیے آگے بڑھتا ہے، ان کے اختلافات، فوائد اور چیلنجوں پر تفصیل سے بحث کرتا ہے، اور TOF سسٹمز کو ان کی فراہم کردہ معلومات کی پیچیدگی کی بنیاد پر مزید درجہ بندی کرتا ہے، 1D TOF سے 3D TOF تک۔

dTOF

ڈائریکٹ TOF براہ راست فوٹوون کی پرواز کے وقت کی پیمائش کرتا ہے۔ اس کا کلیدی جزو، سنگل فوٹون ایوالانچ ڈائیوڈ (SPAD)، واحد فوٹون کا پتہ لگانے کے لیے کافی حساس ہے۔ dTOF فوٹوون کی آمد کے وقت کی پیمائش کرنے کے لیے ٹائم کوریلیٹڈ سنگل فوٹون کاؤنٹنگ (TCSPC) کا استعمال کرتا ہے، ایک مخصوص وقت کے فرق کی سب سے زیادہ فریکوئنسی کی بنیاد پر ممکنہ فاصلہ نکالنے کے لیے ایک ہسٹوگرام بناتا ہے۔

آئی ٹی او ایف

بالواسطہ TOF خارج شدہ اور موصول شدہ لہروں کے درمیان مرحلے کے فرق کی بنیاد پر پرواز کے وقت کا حساب لگاتا ہے، عام طور پر مسلسل لہر یا پلس ماڈیولیشن سگنلز کا استعمال کرتے ہوئے۔ iTOF معیاری امیج سینسر آرکیٹیکچرز استعمال کر سکتا ہے، وقت کے ساتھ روشنی کی شدت کی پیمائش کرتا ہے۔

آئی ٹی او ایف کو مسلسل لہر ماڈیولیشن (CW-iTOF) اور پلس ماڈیولیشن (Pulsed-iTOF) میں مزید ذیلی تقسیم کیا گیا ہے۔ CW-iTOF خارج ہونے والی اور موصول ہونے والی سائنوسائیڈل لہروں کے درمیان فیز شفٹ کی پیمائش کرتا ہے، جبکہ پلسڈ-آئی ٹی او ایف مربع لہر سگنلز کا استعمال کرتے ہوئے فیز شفٹ کا حساب لگاتا ہے۔

مزید پڑھنا:

ویکیپیڈیا (nd) پرواز کا وقت۔ سے حاصل کیا گیا۔https://en.wikipedia.org/wiki/Time_of_flight
سونی سیمی کنڈکٹر حل گروپ (nd) ToF (پرواز کا وقت) | تصویری سینسر کی عام ٹیکنالوجی۔ سے حاصل کیا گیا۔https://www.sony-semicon.com/en/technologies/tof
مائیکروسافٹ (2021، فروری 4)۔ مائیکروسافٹ ٹائم آف فلائٹ (ToF) کا تعارف - Azure Depth پلیٹ فارم۔ سے حاصل کیا گیا۔https://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft-time-of-flight-tof
ایسکیٹیک۔ (2023، مارچ 2)۔ پرواز کا وقت (TOF) سینسر: ایک گہرائی سے جائزہ اور ایپلی کیشنز۔ سے حاصل کیا گیا۔https://www.escatec.com/news/time-of-flight-tof-sensors-an-in-depth-overview-and-applications

ویب پیج سےhttps://faster-than-light.net/TOFSystem_C1/

مصنف کے ذریعہ: چاو گوانگ

دستبرداری:

ہم یہاں یہ اعلان کرتے ہیں کہ ہماری ویب سائٹ پر دکھائی جانے والی کچھ تصاویر انٹرنیٹ اور ویکیپیڈیا سے جمع کی گئی ہیں، جس کا مقصد تعلیم اور معلومات کے تبادلے کو فروغ دینا ہے۔ ہم تمام تخلیق کاروں کے دانشورانہ املاک کے حقوق کا احترام کرتے ہیں۔ ان تصاویر کا استعمال تجارتی فائدے کے لیے نہیں ہے۔

اگر آپ کو یقین ہے کہ استعمال شدہ مواد میں سے کوئی بھی آپ کے کاپی رائٹ کی خلاف ورزی کرتا ہے، تو براہ کرم ہم سے رابطہ کریں۔ ہم املاک دانش کے قوانین اور ضوابط کی تعمیل کو یقینی بنانے کے لیے تصاویر کو ہٹانے یا مناسب انتساب فراہم کرنے سمیت مناسب اقدامات کرنے کے لیے تیار ہیں۔ ہمارا مقصد ایک ایسے پلیٹ فارم کو برقرار رکھنا ہے جو مواد سے بھرپور، منصفانہ اور دوسروں کے املاک دانش کے حقوق کا احترام کرتا ہو۔

براہ کرم ہم سے درج ذیل ای میل ایڈریس پر رابطہ کریں:sales@lumispot.cn. ہم کسی بھی اطلاع موصول ہونے پر فوری ایکشن لینے کا عہد کرتے ہیں اور ایسے کسی بھی مسائل کو حل کرنے میں 100% تعاون کی ضمانت دیتے ہیں۔