1. একটি টাইম-অফ-ফ্লাইট (ToF) সেন্সর কি?

একটি সময়-অব-ফ্লাইট ক্যামেরা কি? এটা কি ক্যামেরা যে বিমানের ফ্লাইট ক্যাপচার করে? প্লেন বা প্লেনের সাথে এর কি কোনো সম্পর্ক আছে? ওয়েল, এটা আসলে অনেক দূরে!

ToF হল একটি বস্তু, কণা বা তরঙ্গের দূরত্ব ভ্রমণের জন্য যে সময় লাগে তার একটি পরিমাপ। আপনি কি জানেন যে বাদুড়ের সোনার সিস্টেম কাজ করে? ফ্লাইটের টাইম সিস্টেমও একই রকম!

অনেক ধরনের টাইম-অফ-ফ্লাইট সেন্সর আছে, কিন্তু বেশিরভাগই হল টাইম-অফ-ফ্লাইট ক্যামেরা এবং লেজার স্ক্যানার, যেগুলি একটি ইমেজকে উজ্জ্বল করে বিভিন্ন বিন্দুর গভীরতা পরিমাপ করতে লিডার (আলো সনাক্তকরণ এবং রেঞ্জিং) নামক প্রযুক্তি ব্যবহার করে। ইনফ্রারেড আলো সহ।

ToF সেন্সর ব্যবহার করে তৈরি এবং ক্যাপচার করা ডেটা খুবই উপযোগী 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, স্ব-ড্রাইভিং গাড়ি এবং এমনকি এখন আপনার মোবাইল ডিভাইসে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। উদাহরণস্বরূপ, আপনি যদি Huawei P30 Pro, Oppo RX17 Pro, LG G8 ThinQ ইত্যাদি ব্যবহার করেন, আপনার ফোনে একটি ToF ক্যামেরা আছে!

একটি ToF ক্যামেরা

2. ফ্লাইটের সময় সেন্সর কিভাবে কাজ করে?

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

ToFসেন্সরগুলি ইনফ্রারেড আলো নির্গত করার জন্য ক্ষুদ্র লেজার ব্যবহার করে, যেখানে ফলস্বরূপ আলো যে কোনও বস্তু থেকে বাউন্স করে এবং সেন্সরে ফিরে আসে। আলোর নির্গমন এবং বস্তু দ্বারা প্রতিফলিত হওয়ার পরে সেন্সরে ফিরে আসার মধ্যে সময়ের পার্থক্যের উপর ভিত্তি করে, সেন্সর বস্তু এবং সেন্সরের মধ্যে দূরত্ব পরিমাপ করতে পারে।

আজ, আমরা 2টি উপায় অন্বেষণ করব কিভাবে ToF দূরত্ব এবং গভীরতা নির্ণয় করতে ভ্রমণের সময় ব্যবহার করে: টাইমিং পালস ব্যবহার করে, এবং প্রশস্ততা মড্যুলেটেড তরঙ্গের ফেজ শিফটিং ব্যবহার করে।

সময়মত ডাল ব্যবহার করুন

উদাহরণস্বরূপ, এটি একটি লেজারের সাহায্যে একটি লক্ষ্যকে আলোকিত করে, তারপর একটি স্ক্যানার দিয়ে প্রতিফলিত আলোকে পরিমাপ করে এবং তারপরে ভ্রমণ করা দূরত্বটি সঠিকভাবে গণনা করতে বস্তুর দূরত্ব এক্সট্রাপোলেট করার জন্য আলোর গতি ব্যবহার করে। উপরন্তু, লেজারের রিটার্ন টাইম এবং তরঙ্গদৈর্ঘ্যের পার্থক্য তখন একটি সঠিক ডিজিটাল 3D উপস্থাপনা এবং লক্ষ্যের পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্যগুলি তৈরি করতে এবং এর স্বতন্ত্র বৈশিষ্ট্যগুলি দৃশ্যমানভাবে ম্যাপ করতে ব্যবহৃত হয়।

আপনি উপরে দেখতে পাচ্ছেন, লেজারের আলো নিভে যায় এবং তারপর বস্তুটি সেন্সরে ফিরে আসে। লেজার রিটার্ন সময়ের সাথে, ToF ক্যামেরা আলোর ভ্রমণের গতির কারণে অল্প সময়ের মধ্যে সঠিক দূরত্ব পরিমাপ করতে সক্ষম হয়। (ToF দূরত্বে রূপান্তরিত হয়) এটি একটি সূত্র যা একজন বিশ্লেষক বস্তুর সঠিক দূরত্বে পৌঁছানোর জন্য ব্যবহার করেন:

(আলোর গতি x ফ্লাইটের সময়) / 2

ToF দূরত্বে রূপান্তরিত করে

আপনি দেখতে পাচ্ছেন, লাইট অফ থাকা অবস্থায় টাইমার শুরু হবে এবং রিসিভার যখন রিটার্ন লাইট পাবে, টাইমারটি সময় ফিরিয়ে দেবে। দুবার বিয়োগ করার সময়, আলোর "ফ্লাইটের 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,ToFগভীরতা এবং দূরত্ব নির্ধারণের জন্য প্রতিফলিত আলোর ফেজ শিফ্ট সনাক্ত করতে ক্রমাগত তরঙ্গ ব্যবহার করতে পারে।

AM তরঙ্গ ব্যবহার করে ফেজ শিফট

প্রশস্ততা সংশোধন করে, এটি একটি পরিচিত ফ্রিকোয়েন্সি সহ একটি সাইনোসয়েডাল আলোর উত্স তৈরি করে, যা আবিষ্কারককে নিম্নলিখিত সূত্রটি ব্যবহার করে প্রতিফলিত আলোর ফেজ স্থানান্তর নির্ধারণ করতে দেয়:

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

আমরা আলোর গতিতে কাজ করার কারণে এই সমস্ত জিনিসগুলি খুব দ্রুত ঘটে। আপনি কি নির্ভুলতা এবং গতি কল্পনা করতে পারেন যা দিয়ে সেন্সরগুলি পরিমাপ করতে সক্ষম? আমি একটি উদাহরণ দিই, আলো প্রতি সেকেন্ডে 300,000 কিলোমিটার বেগে ভ্রমণ করে, যদি একটি বস্তু আপনার থেকে 5 মিটার দূরে থাকে, তবে আলোর ক্যামেরা ছেড়ে যাওয়া এবং ফিরে আসার মধ্যে সময়ের পার্থক্য প্রায় 33 ন্যানোসেকেন্ড, যা মাত্র 0.000000033 সেকেন্ডের সমতুল্য! বাহ! উল্লেখ করার মতো নয়, ক্যাপচার করা ডেটা আপনাকে চিত্রের প্রতিটি পিক্সেলের জন্য একটি সঠিক 3D ডিজিটাল উপস্থাপনা দেবে।

ব্যবহৃত নীতি নির্বিশেষে, একটি আলোর উত্স প্রদান করে যা পুরো দৃশ্যকে আলোকিত করে সেন্সরকে সমস্ত পয়েন্টের গভীরতা নির্ধারণ করতে দেয়৷ এই ধরনের ফলাফল আপনাকে একটি দূরত্ব মানচিত্র দেয় যেখানে প্রতিটি পিক্সেল দৃশ্যের সংশ্লিষ্ট বিন্দুতে দূরত্ব এনকোড করে। নিম্নলিখিত একটি ToF পরিসীমা গ্রাফের একটি উদাহরণ:

একটি ToF রেঞ্জ গ্রাফের উদাহরণ

এখন আমরা জানি যে ToF কাজ করে, কেন এটা ভাল? কেন এটা ব্যবহার? তারা কি জন্য ভাল? চিন্তা করবেন না, একটি ToF সেন্সর ব্যবহার করার অনেক সুবিধা আছে, কিন্তু অবশ্যই কিছু সীমাবদ্ধতা আছে।

3. সময়-অব-ফ্লাইট সেন্সর ব্যবহার করার সুবিধা

সঠিক এবং দ্রুত পরিমাপ

অন্যান্য দূরত্ব সেন্সর যেমন আল্ট্রাসাউন্ড বা লেজারের তুলনায়, সময়-অব-ফ্লাইট সেন্সরগুলি খুব দ্রুত একটি দৃশ্যের একটি 3D চিত্র রচনা করতে সক্ষম। উদাহরণস্বরূপ, একটি ToF ক্যামেরা শুধুমাত্র একবার এটি করতে পারে। শুধু তাই নয়, ToF সেন্সর অল্প সময়ের মধ্যে বস্তুকে নির্ভুলভাবে সনাক্ত করতে সক্ষম এবং আর্দ্রতা, বায়ুর চাপ এবং তাপমাত্রা দ্বারা প্রভাবিত হয় না, এটি 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 রেঞ্জ পরিমাপ করতেও সক্ষম। ToF সেন্সরগুলি নমনীয় কারণ তারা সমস্ত আকার এবং আকারের কাছাকাছি এবং দূরের বস্তু সনাক্ত করতে সক্ষম।

এটি এই অর্থেও নমনীয় যে আপনি সর্বোত্তম কর্মক্ষমতার জন্য সিস্টেমের অপটিক্স কাস্টমাইজ করতে সক্ষম, যেখানে আপনি পছন্দসই ক্ষেত্র দেখার জন্য ট্রান্সমিটার এবং রিসিভারের ধরন এবং লেন্স বেছে নিতে পারেন।

নিরাপত্তা

উদ্বিগ্ন যে লেজার থেকেToFসেন্সর আপনার চোখ ব্যাথা করবে? চিন্তা করবেন না! অনেক ToF সেন্সর এখন আলোর উৎস হিসেবে একটি কম-পাওয়ার ইনফ্রারেড লেজার ব্যবহার করে এবং এটিকে মড্যুলেটেড পালস দিয়ে চালায়। সেন্সরটি মানুষের চোখের কাছে নিরাপদ তা নিশ্চিত করতে ক্লাস 1 লেজারের নিরাপত্তা মান পূরণ করে।

খরচ কার্যকর

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

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

4. ToF এর সীমাবদ্ধতা

যদিও ToF এর অনেক সুবিধা রয়েছে, 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 খুব বেশি আলো ছড়িয়ে দিতে পারে এবং আর্টিফ্যাক্ট এবং অবাঞ্ছিত প্রতিফলন তৈরি করতে পারে, যেহেতু পরিমাপ প্রস্তুত হলে আপনার ToF সেন্সরকে শুধুমাত্র আলো প্রতিফলিত করতে হবে।

• একাধিক প্রতিফলন

কোণে এবং অবতল আকারে ToF সেন্সর ব্যবহার করার সময়, তারা অবাঞ্ছিত প্রতিফলন ঘটাতে পারে, কারণ আলো একাধিকবার বাউন্স করতে পারে, পরিমাপকে বিকৃত করে।

• পরিবেষ্টিত আলো

উজ্জ্বল সূর্যালোকে বাইরে ToF ক্যামেরা ব্যবহার করা বাইরের ব্যবহারকে কঠিন করে তুলতে পারে। এটি সূর্যালোকের উচ্চ তীব্রতার কারণে সেন্সর পিক্সেলগুলি দ্রুত পরিপূর্ণ হয়ে যায়, যার ফলে বস্তু থেকে প্রতিফলিত প্রকৃত আলো সনাক্ত করা অসম্ভব হয়ে পড়ে।

• উপসংহার

ToF সেন্সর এবংToF লেন্সঅ্যাপ্লিকেশন বিভিন্ন ব্যবহার করা যেতে পারে. 3D ম্যাপিং, ইন্ডাস্ট্রিয়াল অটোমেশন, বাধা সনাক্তকরণ, স্ব-ড্রাইভিং গাড়ি, কৃষি, রোবোটিক্স, ইনডোর নেভিগেশন, অঙ্গভঙ্গি স্বীকৃতি, অবজেক্ট স্ক্যানিং, পরিমাপ, নজরদারি থেকে বর্ধিত বাস্তবতা পর্যন্ত! ToF প্রযুক্তির অ্যাপ্লিকেশনগুলি অন্তহীন।

আপনি ToF লেন্সের যেকোনো প্রয়োজনের জন্য আমাদের সাথে যোগাযোগ করতে পারেন।

চুয়াং আন অপটোইলেক্ট্রনিক্স একটি নিখুঁত ভিজ্যুয়াল ব্র্যান্ড তৈরি করতে হাই-ডেফিনিশন অপটিক্যাল লেন্সগুলিতে ফোকাস করে

চুয়াং আন অপটোইলেক্ট্রনিক্স এখন বিভিন্ন ধরনের 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