इन्फ्रारेड कैमरे में लेजर रेंजफाइंडर मॉड्यूल का अनुप्रयोग

इन्फ्रारेड कैमरे नाइट विजन, थर्मल इमेजिंग, सुरक्षा निगरानी और अन्य क्षेत्रों में एक मुख्य भूमिका निभाते हैं, लेकिन उनके पास अपर्याप्त दूरी अनुमान सटीकता जैसी सीमाएं हैं।लेजर रेंजफाइंडर मॉड्यूलपूरक मूल्य जैसे सटीक दूरी माप, लक्ष्य स्थिति और त्रि-आयामी मॉडलिंग। इन्फ्रारेड कैमरों के साथ मॉड्यूल के लेजर के संयोजन से सुरक्षा, स्वायत्त ड्राइविंग, औद्योगिक निरीक्षण, आदि में अपने कार्यात्मक आयामों को बढ़ा सकते हैं, आवेदन परिदृश्यों का विस्तार कर सकते हैं और प्रदर्शन को बढ़ा सकते हैं।

लेजर का तकनीकी आधार मॉड्यूल
1। दूरी माप सिद्धांत

• उड़ान विधि (TOF) का समय: दूरी की गणना उत्सर्जन से लेजर पल्स की वापसी तक के समय को मापकर की जाती है। विशेष रूप से, बहुत कम अवधि के साथ एक पल्स लेजर लेजर उत्सर्जन प्रणाली द्वारा उत्सर्जित होता है। मापने के लिए दूरी पारित करने के बाद, यह लक्ष्य वस्तु द्वारा परिलक्षित होता है। उत्सर्जित पल्स लेजर सिग्नल लेजर प्राप्त करने वाले सिस्टम में फोटोडेटेक्टर द्वारा प्राप्त किया जाता है। समय अंतराल सर्किट लेजर उत्सर्जन और इको सिग्नल के आगमन के बीच समय टी की गणना करता है, और फिर लक्षित ऑब्जेक्ट और उत्सर्जन के बीच की दूरी की गणना करता है और प्रकाश सी की गति और सूत्र d=ct\/2 के अनुसार उत्सर्जन करता है।
• चरण की विधि: लेजर बीम रेडियो बैंड की आवृत्ति के साथ आयाम को संशोधित किया जाता है, और माप रेखा पर आगे और पीछे जाने वाले मॉड्यूलेटेड प्रकाश द्वारा उत्पन्न चरण देरी को मापा जाता है, और फिर इस चरण में देरी से दर्शाए गए दूरी को संशोधित प्रकाश की तरंग दैर्ध्य के अनुसार परिवर्तित किया जाता है। अर्थात्, प्रकाश को माप रेखा पर आगे और पीछे जाने के लिए आवश्यक समय एक अप्रत्यक्ष विधि द्वारा मापा जाता है, और फिर दूरी की गणना की जाती है।
• त्रिभुज की विधि: यह छोटी दूरी के उच्च-सटीक परिदृश्यों के लिए उपयुक्त है, जैसे कि औद्योगिक रोबोट का क्षेत्र। सेमीकंडक्टर लेजर को मापा जाने वाले ऑब्जेक्ट पर एक लेंस द्वारा ध्यान केंद्रित किया जाता है, और परावर्तित प्रकाश को एक अन्य लेंस द्वारा एकत्र किया जाता है और सीसीडी सरणी पर अनुमानित किया जाता है। सिग्नल प्रोसेसर त्रिकोणमितीय कार्यों के माध्यम से सरणी पर प्रकाश स्थान की स्थिति की गणना करता है, जिससे सेंसर और वस्तु के बीच की दूरी को मापा जाता है।

2। प्रमुख घटक

• लेजर ट्रांसमीटर: आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले ऊर्ध्वाधर गुहा सतह उत्सर्जक लेजर (वीसीएसईएल) और एज एमिटिंग लेजर होते हैं, जिनका उपयोग उच्च-आवृत्ति लेजर दालों या निरंतर लेज़रों को उत्पन्न करने के लिए किया जाता है और लेजर के लिए सिग्नल स्रोत हैं।
• सेंसर प्राप्त करना: जैसे हिमस्खलन फोटोडायोड्स (एपीडी) या सिंगल फोटॉन हिमस्खलन डायोड (स्पैड्स), जो बेहद कमजोर प्रकाश संकेतों का पता लगा सकते हैं और प्राप्त लेजर सिग्नल को बाद के प्रसंस्करण के लिए विद्युत संकेतों में बदल सकते हैं।
• सिग्नल प्रोसेसिंग यूनिट: प्राप्त करने वाले सेंसर द्वारा प्रेषित विद्युत संकेतों को संसाधित करने और विश्लेषण करने और दूरी जैसे प्रासंगिक जानकारी की गणना करने के लिए जिम्मेदार। इसमें विभिन्न सिद्धांतों और दूरी की सटीक गणना के तहत संकेतों के सटीक प्रसंस्करण को प्राप्त करने के लिए समय अंतराल माप सर्किट, चरण माप सर्किट, एल्गोरिथ्म प्रसंस्करण मॉड्यूल आदि शामिल हैं।

लेजर और इन्फ्रारेड कैमरा का सहयोगी डिजाइन
1। हार्डवेयर एकीकरण समाधान
① आम ऑप्टिकल पथ डिजाइन

• सिद्धांत: ऑप्टिकल तत्वों का उपयोग करें जैसे कि लेजर और इन्फ्रारेड लाइट शेयर को ऑप्टिकल पथ का हिस्सा बनाने के लिए स्पेक्ट्रोस्कोप्स। यह डिज़ाइन माप की सटीकता और दक्षता में सुधार करते हुए सिस्टम की जटिलता और मात्रा को कम कर सकता है।
• लाभ: सामान्य ऑप्टिकल पथ डिजाइन सिस्टम संरचना को सरल बना सकता है और विनिर्माण लागत को कम कर सकता है, और क्योंकि लेजर और इन्फ्रारेड लाइट ऑप्टिकल पथ को साझा कर सकते हैं, इसलिए दो प्रौद्योगिकियों के सिंक्रोनस माप और डेटा संलयन को प्राप्त करना आसान है।
• अनुप्रयोग परिदृश्य: उन परिदृश्यों के लिए उपयुक्त जहां दूरी माप और तापमान का पता लगाने की आवश्यकता होती है, जैसे कि आग बचाव, औद्योगिक पहचान, आदि।

② स्वतंत्र मॉड्यूल समानांतर कनेक्शन

• सिद्धांत: लेजर को दो स्वतंत्र मॉड्यूल के रूप में मॉड्यूल और इन्फ्रारेड कैमरे को स्थापित करें, और डेटा फ्यूजन तकनीक के माध्यम से दोनों के माप परिणामों को संयोजित करें।
• लाभ: स्वतंत्र मॉड्यूल समानांतर कनेक्शन का डिज़ाइन लेजर और इन्फ्रारेड कैमरे की स्वतंत्रता और लचीलेपन को बनाए रख सकता है, जो विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्यों के अनुसार समायोजन और अनुकूलन के लिए सुविधाजनक है। उसी समय, डेटा फ्यूजन तकनीक के माध्यम से, अधिक व्यापक और सटीक माप परिणाम प्राप्त किए जा सकते हैं।
• अनुप्रयोग परिदृश्य: उन परिदृश्यों के लिए उपयुक्त जिनके लिए उच्च परिशुद्धता माप और बहुआयामी डेटा विश्लेषण की आवश्यकता होती है, जैसे कि स्वायत्त ड्राइविंग, सुरक्षा निगरानी, ​​आदि।

2। सॉफ्टवेयर एल्गोरिथम संलयन
① पॉइंट क्लाउड और थर्मल इमेजिंग सुपरपोजिशन

• सिद्धांत: दूरी-तापमान संयुक्त विश्लेषण को प्राप्त करने के लिए इन्फ्रारेड कैमरे के थर्मल इमेजिंग डेटा के साथ लेजर द्वारा प्राप्त बिंदु क्लाउड डेटा को सुपरिम्पोज करें।
• लाभ: यह संलयन विधि समृद्ध सूचना आयाम प्रदान कर सकती है, जिससे उपयोगकर्ता एक ही समय में लक्ष्य वस्तु की दूरी और तापमान वितरण को समझ सकते हैं। आग बचाव जैसे परिदृश्यों में, यह आग और कर्मियों के स्थान को अधिक सटीक रूप से न्याय करने और बचाव दक्षता में सुधार करने में मदद करता है।
• अनुप्रयोग परिदृश्य: आग बचाव, औद्योगिक पहचान, पर्यावरण निगरानी और अन्य क्षेत्र।

② गतिशील लक्ष्य ट्रैकिंग

• सिद्धांत: इन्फ्रारेड वीडियो में चलती वस्तुओं की गति माप और प्रक्षेपवक्र भविष्यवाणी में सहायता के लिए लेजर रेंजिंग तकनीक का उपयोग करें। इन्फ्रारेड वीडियो में गति प्रक्षेपवक्र के साथ संयुक्त, लेजर द्वारा प्राप्त लक्ष्य दूरी की जानकारी, गतिशील लक्ष्यों की सटीक ट्रैकिंग और भविष्यवाणी प्राप्त कर सकती है।
• लाभ: डायनेमिक टारगेट ट्रैकिंग तकनीक सिस्टम की निगरानी क्षमता और चलती वस्तुओं की सटीकता में सुधार कर सकती है, और उन परिदृश्यों के लिए उपयुक्त है जिनके लिए वास्तविक समय की निगरानी और गतिशील लक्ष्यों की ट्रैकिंग की आवश्यकता होती है।
• आवेदन परिदृश्य: स्वायत्त ड्राइविंग, सुरक्षा निगरानी, ​​खेल प्रतियोगिता और अन्य क्षेत्र।

अनुप्रयोग परिदृश्य और मामले
1। सुरक्षा निगरानी
① परिधि संरक्षण

अनुप्रयोग विधि: परिधि संरक्षण में, लेजर रेंजिंग मॉड्यूल वास्तविक समय में सुरक्षा क्षेत्र की निगरानी कर सकता है। जब एक घुसपैठ लक्ष्य निगरानी सीमा में प्रवेश करता है, तो लेजर रेंजिंग जल्दी से इन्फ्रारेड कैमरे को ट्रिगर कर सकता है। अपने नाइट विजन फ़ंक्शन के साथ, इन्फ्रारेड कैमरा स्पष्ट रूप से कम रोशनी या यहां तक ​​कि प्रकाश वातावरण में भी छवि बना सकता है, और घुसपैठ लक्ष्य का सही पता लगा सकता है और पहचान सकता है।
मामला: हवाई अड्डों और सैन्य आधारों जैसे महत्वपूर्ण स्थानों की परिधि संरक्षण में, यह सहयोगी प्रणाली प्रभावी रूप से अवैध रूप से टूटने की कोशिश कर रहे लोगों या वाहनों का पता लगा सकती है और पता लगा सकती है, और सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए समय पर अलार्म जारी कर सकती है।
कम रोशनी वाले वातावरण में मानव\/वाहन की दूरी की चेतावनी

अनुप्रयोग विधि: कम-प्रकाश वातावरण में जैसे कि रात या अंधेरे कोनों में, अवरक्त कैमरे लोगों या वाहनों के थर्मल इन्फ्रारेड छवियों को कैप्चर कर सकते हैं, लेकिन दूरी को सही ढंग से मापना मुश्किल है। इस समय, लेजर मॉड्यूल एक भूमिका निभाता है, जो लक्ष्य और कैमरे के बीच की दूरी को सटीक रूप से मापता है। जब दूरी पूर्व निर्धारित सीमा से कम होती है, तो सिस्टम एक चेतावनी जारी करता है।
मामला: पार्किंग स्थल, सामुदायिक प्रवेश द्वार और निकास आदि में, यह तकनीक लोगों और वाहनों में प्रवेश करने और छोड़ने, प्रबंधन में सुरक्षा कर्मियों की सहायता करने और वाहन टकराव या अवैध घुसपैठ को रोकने के लिए सटीक दूरी की चेतावनी का एहसास कर सकती है।
2। स्वायत्त ड्राइविंग और ड्रोन
इन्फ्रारेड नाइट विजन + लेजर फ्यूजन से लेकर रात में बाधाओं का पता लगाने की क्षमता में सुधार करने के लिए
आवेदन: स्वायत्त ड्राइविंग वाहनों और ड्रोन पर, अवरक्त कैमरे रात या कम रोशनी की स्थिति में सड़कों और बाधाओं की थर्मल इमेजिंग प्रदान कर सकते हैं, जबकि लेजर मॉड्यूल वाहन और सामने की बाधाओं के बीच की दूरी को सही ढंग से माप सकते हैं। दोनों के डेटा को फ्यूज्ड होने के बाद, स्वायत्त ड्राइविंग सिस्टम को अधिक व्यापक और सटीक पर्यावरणीय जानकारी प्रदान की जाती है, जिससे यह बेहतर योजना ड्राइविंग पथों को सक्षम कर सके और बाधाओं से बच सके।
मामला: जब स्वायत्त ड्राइविंग कारें रात में ड्राइविंग कर रही हैं, तो वे इस तकनीक का उपयोग पैदल चलने वालों, जानवरों या अन्य वाहनों का पता लगाने के लिए कर सकते हैं, जो पहले से सड़क पर सड़क पर हैं, दूरी का सटीक रूप से न्याय कर सकते हैं, और समय में ब्रेकिंग या परिहार उपाय कर सकते हैं; ड्रोन भी आसपास के वातावरण को अधिक प्रभावी ढंग से देख सकते हैं और रात में गश्त, खोज और बचाव कार्यों का प्रदर्शन करते समय बाधाओं के साथ टकराव से बच सकते हैं।
3। औद्योगिक निरीक्षण
गैर-संपर्क दूरी-तापमान एक साथ उच्च तापमान वाले उपकरणों की निगरानी (जैसे कि धातुकर्म भट्टियां)
अनुप्रयोग: उच्च तापमान वाले उपकरणों जैसे कि धातुकर्म भट्टियों के लिए, अवरक्त कैमरे उपकरण के तापमान वितरण की निगरानी कर सकते हैं, जबकि लेजर मॉड्यूल उपकरणों और मापा जा रहे वस्तु के बीच की दूरी को सटीक रूप से माप सकते हैं। दोनों के सहयोग के माध्यम से, दूरी-तापमान एक साथ उच्च तापमान वाले उपकरणों की निगरानी प्राप्त की जा सकती है, और उत्पादन प्रक्रिया में उपकरण असामान्यताएं या समस्याओं को समय में खोजा जा सकता है।
केस: स्टील स्मेल्टिंग प्रक्रिया के दौरान, यह तकनीक वास्तविक समय में धातुकर्म भट्ठी में तापमान परिवर्तन और भौतिक दूरी की निगरानी कर सकती है, जिससे कर्मचारियों को उत्पादन सुरक्षा और उत्पाद की गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए प्रक्रिया मापदंडों को समायोजित करने में मदद मिल सकती है।
4। सैन्य और बचाव
युद्ध के मैदान के वातावरण या धुएं में लक्षित पहचान और शामिल
आवेदन: युद्ध के मैदान के वातावरण या धुएं से भरे दृश्यों में, अवरक्त कैमरे धुएं में प्रवेश कर सकते हैं और थर्मल इमेजिंग के सिद्धांत के आधार पर लक्ष्यों की पहचान कर सकते हैं, लेकिन रेंज सटीकता सीमित है। मॉड्यूल का लेजर एक जटिल वातावरण में लक्ष्य दूरी को सटीक रूप से माप सकता है, हथियार के लक्ष्य के लिए महत्वपूर्ण डेटा प्रदान करता है, निर्णय लेने का मुकाबला करता है, आदि दोनों का संयोजन सटीक पहचान और लक्ष्यों की सटीक रूप से प्राप्त कर सकता है।
मामला: सैन्य अभियानों में, यह तकनीक सैनिकों को दुश्मनों का पता लगाने और गंभीर मौसम या जटिल इलाके की स्थिति में दूरी को सटीक रूप से मापने में मदद कर सकती है, जिससे मुकाबला प्रभावशीलता में सुधार होता है; बचाव कार्यों में, जैसे कि भूकंप और आग के दृश्य, यह जल्दी से फंसे हुए लोगों की स्थिति और दूरी का पता लगा सकता है, बचाव कार्य के लिए मजबूत समर्थन प्रदान करता है।

इन्फ्रारेड कैमरों के साथ मॉड्यूल के लेजर का एकीकरण स्वचालन, सुरक्षा और रोबोटिक्स में नई क्षमताओं को अनलॉक करता है। जबकि वर्णक्रमीय हस्तक्षेप और बिजली प्रबंधन जैसी चुनौतियां बनी रहती हैं, फ़िल्टरिंग, एआई और चिप-स्केल ऑप्टिक्स में प्रगति को अपनाना चल रहा है।

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