১. টাইম-অফ-ফ্লাইট (ToF) সেন্সর কী?

টাইম-অফ-ফ্লাইট ক্যামেরা কী? এটা কি সেই ক্যামেরা যা বিমানের উড্ডয়নের ছবি ধারণ করে? এর কি বিমান বা বিমানের সাথে কোন সম্পর্ক আছে? আচ্ছা, এটা আসলে অনেক দূরের কথা!

ToF হলো একটি পরিমাপ যা কোন বস্তু, কণা বা তরঙ্গকে দূরত্ব অতিক্রম করতে কত সময় লাগে। আপনি কি জানেন যে বাদুড়ের সোনার সিস্টেম কাজ করে? উড্ডয়নের সময় সিস্টেমটিও একই রকম!

অনেক ধরণের টাইম-অফ-ফ্লাইট সেন্সর আছে, তবে বেশিরভাগই টাইম-অফ-ফ্লাইট ক্যামেরা এবং লেজার স্ক্যানার, যা লিডার (আলো সনাক্তকরণ এবং পরিসর) নামক একটি প্রযুক্তি ব্যবহার করে একটি ছবিতে বিভিন্ন বিন্দুর গভীরতা পরিমাপ করে ইনফ্রারেড আলো দিয়ে আলোকিত করে।

ToF সেন্সর ব্যবহার করে তৈরি এবং ধারণ করা ডেটা খুবই কার্যকর কারণ এটি পথচারীদের সনাক্তকরণ, মুখের বৈশিষ্ট্যের উপর ভিত্তি করে ব্যবহারকারীর প্রমাণীকরণ, SLAM (একযোগে স্থানীয়করণ এবং ম্যাপিং) অ্যালগরিদম ব্যবহার করে পরিবেশ ম্যাপিং এবং আরও অনেক কিছু প্রদান করতে পারে।

এই সিস্টেমটি আসলে রোবট, স্বয়ংক্রিয় গাড়ি এবং এমনকি এখন আপনার মোবাইল ডিভাইসেও ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। উদাহরণস্বরূপ, যদি আপনি Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ ইত্যাদি ব্যবহার করেন, তাহলে আপনার ফোনে একটি ToF ক্যামেরা আছে!

একটি ToF ক্যামেরা

২. ফ্লাইটের সময় সেন্সর কীভাবে কাজ করে?

এখন, আমরা একটি টাইম-অফ-ফ্লাইট সেন্সর কী এবং এটি কীভাবে কাজ করে তার একটি সংক্ষিপ্ত ভূমিকা দিতে চাই।

ToF সম্পর্কেসেন্সরগুলি ইনফ্রারেড আলো নির্গত করার জন্য ক্ষুদ্র লেজার ব্যবহার করে, যেখানে ফলে আলো যেকোনো বস্তু থেকে লাফিয়ে সেন্সরে ফিরে আসে। আলোর নির্গমন এবং বস্তু দ্বারা প্রতিফলিত হওয়ার পর সেন্সরে ফিরে আসার মধ্যে সময়ের পার্থক্যের উপর ভিত্তি করে, সেন্সরটি বস্তু এবং সেন্সরের মধ্যে দূরত্ব পরিমাপ করতে পারে।

আজ, আমরা দূরত্ব এবং গভীরতা নির্ধারণের জন্য ToF কীভাবে ভ্রমণের সময় ব্যবহার করে তার দুটি উপায় অন্বেষণ করব: টাইমিং পালস ব্যবহার করে এবং প্রশস্ততা মড্যুলেটেড তরঙ্গের ফেজ শিফটিং ব্যবহার করে।

টাইমড পালস ব্যবহার করুন

উদাহরণস্বরূপ, এটি একটি লেজার দিয়ে একটি লক্ষ্যকে আলোকিত করে, তারপর একটি স্ক্যানার দিয়ে প্রতিফলিত আলো পরিমাপ করে এবং তারপর আলোর গতি ব্যবহার করে বস্তুর দূরত্ব বের করে ভ্রমণ করা দূরত্ব সঠিকভাবে গণনা করে। এছাড়াও, লেজার রিটার্ন সময় এবং তরঙ্গদৈর্ঘ্যের পার্থক্য ব্যবহার করে লক্ষ্যের একটি সঠিক ডিজিটাল 3D উপস্থাপনা এবং পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্য তৈরি করা হয় এবং এর পৃথক বৈশিষ্ট্যগুলি দৃশ্যত ম্যাপ করা হয়।

উপরে দেখতে পাচ্ছেন, লেজারের আলো নিক্ষেপ করা হয় এবং তারপর বস্তু থেকে সেন্সরে ফিরে আসে। লেজার রিটার্ন টাইমের সাহায্যে, ToF ক্যামেরা আলোর ভ্রমণের গতির উপর নির্ভর করে অল্প সময়ের মধ্যে সঠিক দূরত্ব পরিমাপ করতে সক্ষম হয়। (ToF দূরত্বে রূপান্তরিত হয়) একটি বিশ্লেষক একটি বস্তুর সঠিক দূরত্বে পৌঁছানোর জন্য এই সূত্রটি ব্যবহার করেন:

(আলোর গতি x উড়ানের সময়) / ২

ToF দূরত্বে রূপান্তরিত হয়

আপনি দেখতে পাচ্ছেন, আলো বন্ধ থাকাকালীন টাইমারটি শুরু হবে এবং রিসিভার যখন রিটার্ন লাইট গ্রহণ করবে, তখন টাইমার সময়টি ফিরিয়ে দেবে। দুবার বিয়োগ করলে, আলোর "উড়ন্তের সময়" পাওয়া যায় এবং আলোর গতি স্থির থাকে, তাই উপরের সূত্রটি ব্যবহার করে দূরত্ব সহজেই গণনা করা যেতে পারে। এইভাবে, বস্তুর পৃষ্ঠের সমস্ত বিন্দু নির্ধারণ করা যেতে পারে।

AM তরঙ্গের ফেজ শিফট ব্যবহার করুন

পরবর্তী,ToF সম্পর্কেগভীরতা এবং দূরত্ব নির্ধারণের জন্য প্রতিফলিত আলোর পর্যায় স্থানান্তর সনাক্ত করতে অবিচ্ছিন্ন তরঙ্গ ব্যবহার করতে পারে।

AM তরঙ্গ ব্যবহার করে পর্যায় পরিবর্তন

প্রশস্ততা সংশোধন করে, এটি একটি পরিচিত ফ্রিকোয়েন্সি সহ একটি সাইনোসয়েডাল আলোর উৎস তৈরি করে, যা ডিটেক্টরকে নিম্নলিখিত সূত্র ব্যবহার করে প্রতিফলিত আলোর ফেজ শিফট নির্ধারণ করতে দেয়:

যেখানে c হল আলোর গতি (c = 3 × 10^8 m/s), λ হল তরঙ্গদৈর্ঘ্য (λ = 15 m), এবং f হল ফ্রিকোয়েন্সি, সেন্সরের প্রতিটি বিন্দু সহজেই গভীরতার সাথে গণনা করা যেতে পারে।

আলোর গতিতে কাজ করার সময় এই সমস্ত ঘটনা খুব দ্রুত ঘটে। সেন্সরগুলি কতটা নির্ভুলতা এবং গতি পরিমাপ করতে সক্ষম তা কি আপনি কল্পনা করতে পারেন? আমি একটি উদাহরণ দিচ্ছি, আলো প্রতি সেকেন্ডে 300,000 কিলোমিটার বেগে ভ্রমণ করে। যদি কোনও বস্তু আপনার থেকে 5 মিটার দূরে থাকে, তাহলে ক্যামেরা থেকে আলো বেরিয়ে আসা এবং ফিরে আসার মধ্যে সময়ের পার্থক্য প্রায় 33 ন্যানোসেকেন্ড, যা মাত্র 0.000000033 সেকেন্ডের সমান! বাহ! উল্লেখ না করার মতো, ক্যাপচার করা ডেটা আপনাকে ছবির প্রতিটি পিক্সেলের জন্য একটি সঠিক 3D ডিজিটাল উপস্থাপনা দেবে।

ব্যবহৃত নীতি নির্বিশেষে, সমগ্র দৃশ্যকে আলোকিত করে এমন একটি আলোক উৎস প্রদান করলে সেন্সর সমস্ত বিন্দুর গভীরতা নির্ধারণ করতে সক্ষম হয়। এই ফলাফল আপনাকে একটি দূরত্বের মানচিত্র দেয় যেখানে প্রতিটি পিক্সেল দৃশ্যের সংশ্লিষ্ট বিন্দুতে দূরত্ব এনকোড করে। নীচে একটি ToF পরিসরের গ্রাফের একটি উদাহরণ দেওয়া হল:

একটি ToF রেঞ্জ গ্রাফের উদাহরণ

এখন আমরা জানি যে ToF কাজ করে, কেন এটি ভালো? কেন এটি ব্যবহার করবেন? এগুলো কীসের জন্য ভালো? চিন্তা করবেন না, ToF সেন্সর ব্যবহারের অনেক সুবিধা আছে, তবে অবশ্যই কিছু সীমাবদ্ধতা রয়েছে।

৩. ফ্লাইটের সময় সেন্সর ব্যবহারের সুবিধা

সঠিক এবং দ্রুত পরিমাপ

অন্যান্য দূরত্ব সেন্সর যেমন আল্ট্রাসাউন্ড বা লেজারের তুলনায়, টাইম-অফ-ফ্লাইট সেন্সরগুলি খুব দ্রুত একটি দৃশ্যের 3D চিত্র তৈরি করতে সক্ষম। উদাহরণস্বরূপ, একটি ToF ক্যামেরা এটি কেবল একবারই করতে পারে। শুধু তাই নয়, ToF সেন্সরটি অল্প সময়ের মধ্যে বস্তুগুলি সঠিকভাবে সনাক্ত করতে সক্ষম এবং আর্দ্রতা, বায়ুচাপ এবং তাপমাত্রা দ্বারা প্রভাবিত হয় না, যা এটিকে অভ্যন্তরীণ এবং বহিরঙ্গন উভয় ব্যবহারের জন্য উপযুক্ত করে তোলে।

দীর্ঘ দূরত্ব

যেহেতু ToF সেন্সরগুলি লেজার ব্যবহার করে, তাই তারা উচ্চ নির্ভুলতার সাথে দীর্ঘ দূরত্ব এবং পরিসর পরিমাপ করতেও সক্ষম। ToF সেন্সরগুলি নমনীয় কারণ তারা সমস্ত আকার এবং আকারের কাছাকাছি এবং দূরবর্তী বস্তু সনাক্ত করতে সক্ষম।

এটি এই অর্থেও নমনীয় যে আপনি সর্বোত্তম কর্মক্ষমতার জন্য সিস্টেমের অপটিক্স কাস্টমাইজ করতে সক্ষম, যেখানে আপনি পছন্দসই দৃশ্যের ক্ষেত্র পেতে ট্রান্সমিটার এবং রিসিভারের ধরণ এবং লেন্সগুলি বেছে নিতে পারেন।

নিরাপত্তা

চিন্তিত যে লেজার থেকেToF সম্পর্কেসেন্সর কি আপনার চোখের ক্ষতি করবে? চিন্তা করবেন না! অনেক ToF সেন্সর এখন আলোর উৎস হিসেবে কম-পাওয়ার ইনফ্রারেড লেজার ব্যবহার করে এবং মড্যুলেটেড পালস দিয়ে এটি চালায়। সেন্সরটি মানুষের চোখের জন্য নিরাপদ তা নিশ্চিত করার জন্য ক্লাস 1 লেজারের সুরক্ষা মান পূরণ করে।

সাশ্রয়ী

স্ট্রাকচার্ড লাইট ক্যামেরা সিস্টেম বা লেজার রেঞ্জফাইন্ডারের মতো অন্যান্য 3D ডেপথ রেঞ্জ স্ক্যানিং প্রযুক্তির তুলনায়, ToF সেন্সরগুলি তাদের তুলনায় অনেক সস্তা।

এই সমস্ত সীমাবদ্ধতা সত্ত্বেও, ToF এখনও খুব নির্ভরযোগ্য এবং 3D তথ্য ক্যাপচার করার একটি খুব দ্রুত পদ্ধতি।

৪. ToF এর সীমাবদ্ধতা

যদিও ToF এর অনেক সুবিধা আছে, তবে এর সীমাবদ্ধতাও রয়েছে। ToF এর কিছু সীমাবদ্ধতার মধ্যে রয়েছে:

• বিক্ষিপ্ত আলো

যদি খুব উজ্জ্বল পৃষ্ঠগুলি আপনার ToF সেন্সরের খুব কাছাকাছি থাকে, তাহলে তারা আপনার রিসিভারে অত্যধিক আলো ছড়িয়ে দিতে পারে এবং শিল্পকর্ম এবং অবাঞ্ছিত প্রতিফলন তৈরি করতে পারে, কারণ পরিমাপ প্রস্তুত হওয়ার পরেই আপনার ToF সেন্সরকে আলো প্রতিফলিত করতে হবে।

• একাধিক প্রতিফলন

কোণ এবং অবতল আকারে ToF সেন্সর ব্যবহার করার সময়, তারা অবাঞ্ছিত প্রতিফলন ঘটাতে পারে, কারণ আলো একাধিকবার লাফিয়ে লাফিয়ে উঠতে পারে, যা পরিমাপকে বিকৃত করে।

• পরিবেষ্টিত আলো

উজ্জ্বল সূর্যালোকে বাইরে ToF ক্যামেরা ব্যবহার করলে বাইরের ব্যবহার কঠিন হয়ে পড়তে পারে। এর কারণ হল সূর্যালোকের তীব্রতা বেশি থাকায় সেন্সর পিক্সেল দ্রুত পরিপূর্ণ হয়ে যায়, যার ফলে বস্তু থেকে প্রতিফলিত প্রকৃত আলো সনাক্ত করা অসম্ভব হয়ে পড়ে।

• উপসংহার

ToF সেন্সর এবংToF লেন্সবিভিন্ন ধরণের অ্যাপ্লিকেশনে ব্যবহার করা যেতে পারে। 3D ম্যাপিং, শিল্প অটোমেশন, বাধা সনাক্তকরণ, স্ব-চালিত গাড়ি, কৃষি, রোবোটিক্স, অভ্যন্তরীণ নেভিগেশন, অঙ্গভঙ্গি স্বীকৃতি, বস্তু স্ক্যানিং, পরিমাপ, নজরদারি থেকে শুরু করে অগমেন্টেড রিয়েলিটি! ToF প্রযুক্তির প্রয়োগ অফুরন্ত।

ToF লেন্সের যেকোনো প্রয়োজনে আপনি আমাদের সাথে যোগাযোগ করতে পারেন।

চুয়াং আন অপটোইলেক্ট্রনিক্স একটি নিখুঁত ভিজ্যুয়াল ব্র্যান্ড তৈরি করতে হাই-ডেফিনিশন অপটিক্যাল লেন্সের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে

চুয়াং আন অপটোইলেকট্রনিক্স এখন বিভিন্ন ধরণের উৎপাদন করেছেTOF লেন্সযেমন:

CH3651A f3.6mm F1.2 1/2″ IR850nm

CH3651B f3.6mm F1.2 1/2″ IR940nm

CH3652A f3.3mm F1.1 1/3″ IR850nm

CH3652B f3.3mm F1.1 1/3″ IR940nm

CH3653A f3.9mm F1.1 1/3″ IR850nm

CH3653B f3.9mm F1.1 1/3″ IR940nm

CH3654A f5.0mm F1.1 1/3″ IR850nm

CH3654B f5.0mm F1.1 1/3″ IR940nm