本文章內容係以參考技術文件為基礎，經由人工智慧（AI）技術進行改寫及重整，旨在提供讀者更清晰易懂之內容呈現。如有任何技術細節上的疑義或需進一步確認，建議讀者參考原始技術文件或與相關技術人員聯繫。
想像一下，您的機器人就像一位身懷絕技的舞者，需要眼睛（攝影機）、耳朵（麥克風）、甚至觸覺（光達 LiDAR）等多重感官完美協調，才能展現流暢精準的舞姿。但在機器人世界裡，這些感官（也就是感測器）的訊號，如果沒有在「對的時間點」抵達大腦（處理單元），那會發生什麼事？
輕則動作卡頓、路徑歪斜，重則定位失敗、判斷錯誤，這就是「時間不同步」可能帶來的麻煩！尤其在需要多感測器融合的應用，例如：自主移動機器人 (AMR) 的同步定位與地圖構建 (SLAM)、無人機的精準飛行、或是需要深度學習進行環境感知的應用，感測器數據的時間同步，簡直就是系統穩定與精確的生命線！
為了解決這個棘手的問題，Advantech 隆重推出專為 ROS 2 量身打造的秘密武器——Time Sync Viewer 時間同步檢測工具組！
為什麼「時間同步」這麼重要？ #
在機器人系統中，來自不同感測器（如攝影機、慣性測量單元 IMU、光達 LiDAR）的數據，必須被精確地打上時間戳記，並且在處理時能夠對齊。如果時間戳記有偏差，即使只是毫秒之差，都可能導致：
- SLAM 失準： 機器人搞不清楚自己身在何處，地圖建構錯誤百出。
- 感測器融合失敗： 系統無法正確整合來自不同感測器的資訊，做出錯誤判斷。
- 深度學習模型效能低落： 輸入的數據時間點錯亂，影響模型訓練與推論的準確性。
簡單來說，時間不同步就像樂團演奏時，有人快了半拍、有人慢了半拍，最終只會譜出混亂的樂章。
Advantech Time Sync Viewer：您的時間同步好幫手 #
Time Sync Viewer 包含兩大核心工具：RQT Time_Sync_Viewer Plugin（視覺化檢視外掛）和 ROS2 Time_Sync_Checker Node（時間同步檢查節點），它們聯手為開發者提供了一套完整、易用的解決方案。
核心亮點：
- 揪出異常： 自動檢測可能導致數據不完整的硬體延遲、網路抖動或數據丟失。
- 多感測器同步監控： 同時監看多個感測器的時間戳記，確保它們步調一致。
- 即時同步旗標 (sync_flag)： 當數據滿足同步條件時，自動觸發旗標，提供即時確認。
- 量化分析： 計算同步頻率、平均時間間隔、標準差等統計數據，精準評估同步效能。
- 視覺化介面： 透過
Time_Sync_Viewer圖形介面，時間軸上的數據對齊狀況一目了然，不再霧裡看花。 - 優化感測器融合： 提升數據一致性與穩定性，讓 SLAM、機器手臂、無人機、AMR 等應用如虎添翼！
系統架構一覽：
感測器數據輸入後，會先經過 Time_Sync_Checker Node 進行時間同步檢查，並輸出同步旗標。最後，RQT Time Sync Viewer Plugin 將結果視覺化呈現。
立刻上手：安裝與建置 #
準備好體驗 Time Sync Viewer 的威力了嗎？跟著以下步驟輕鬆安裝：
（請注意：本工具目前僅支援 ROS 2 Humble 版本)
wget https://iedgeblob.blob.core.windows.net/iedge-public/ros2-timesync-tools/ros2-timesync-tools-1.0.0-Ubuntu_22.04-x64.run
sudo ./ros2-timesync-tools-1.0.0-Ubuntu_22.04-x64.run
cd /usr/local/Advantech/ros/humble/ros2-timesync-tools
colcon build --symlink-install
RQT Time_Sync_Viewer Plugin：讓時間同步「看得見」 #
這個 RQT 外掛程式是您的視覺化利器，專門用來檢查 ROS 2 環境中，訂閱的多個感測器數據是否同步。對於需要分析攝影機、IMU、LiDAR 時間對齊的機器人應用來說，它簡直是天賜的禮物！
圖形介面（GUI）能告訴您什麼？
以下以同時監控攝影機、IMU、LiDAR，並搭配 Time_Sync_Checker Node 為例：
- 時間軸顯示：
- 圖中顯示了不同數據流（ROS Topics）的時間戳記，每一條水平線代表一個 Topic。例如：
camera(攝影機影像)imu(IMU 數據)lidar(LiDAR 掃描)z_sync_flag(同步旗標)
- 圖中顯示了不同數據流（ROS Topics）的時間戳記，每一條水平線代表一個 Topic。例如：
- 同步範圍：
- 在此範例中，
Time_Sync_Checker Node設定的同步範圍 (sync range) 是 2 毫秒 (ms)。這表示，在 2 毫秒時間窗內抵達的數據點，會被視為同步。 - 當觸發同步事件時，時間軸上會標記一個
sync flag。
- 在此範例中，
- 同步分析：
- 當所有感測器的數據點都落在設定的 2ms 範圍內時，它們就被視為同步 (sync)。
- 下圖顯示了多個同步點，表示在這些時刻，感測器數據是良好同步的。
如何使用 RQT Plugin？
cd /usr/local/Advantech/ros/humble/ros2-timesync-tools
source install/setup.bash
rqt --force-discover
步驟 1： 在 RQT 介面中選擇 ros2_time_sync_viewer 外掛。
步驟 2： 點擊「錄製」(record) 按鈕。
步驟 3： 選擇您想要監控的 Topics。
步驟 4： 查看視覺化的同步結果！
ROS2 Time_Sync_Checker Node：幕後的同步把關者 #
Time_Sync_Checker Node 是實際執行同步檢查的核心節點。它會監控來自不同 Topic 的數據，是否在您指定的時間範圍內到達。
主要功能：
- 觸發同步旗標： 當同步事件發生時，發布一個
sync_flagTopic，方便其他節點或開發者驗證同步效能。 - 提供詳細統計數據：
指標 (Metric) 說明 (Description) Sync Frequency 每秒觸發同步回調 (synchronized_callback) 的次數 (Hz)。 Avg Interval 每次回調之間的平均時間間隔 (秒)。 Std Dev 時間間隔的標準差 (秒)，表示同步的穩定性（數值越小越穩定）。 Max Interval 最大時間間隔，顯示最長的延遲。 Min Interval 最小時間間隔，顯示最短的同步時間。
如何設定與執行？
同樣以攝影機、IMU、LiDAR 為例：
設定：
首先，您需要在 config.yaml 檔案中設定參數。
cd /usr/local/Advantech/ros/humble/ros2-timesync-tools/src/ros2-time-sync-checker/time_sync_checker
vim config.yaml
- 下圖紅色框內，指定需要同步的 Topics 及其數據格式 (Type)。
- 下圖藍色框內，設定時間同步的範圍 (sync_range)，單位是秒 (例如 0.002 代表 2ms)。
執行：
啟動 Time Sync Check Node。
cd /usr/local/Advantech/ros/humble/ros2-timesync-tools
source install/setup.bash
ros2 run time_sync_checker time_sync_checker
執行後，您會在終端機看到即時輸出的監控結果與統計數據。
成果與應用：Advantech 助您加速創新 #
Time Sync Viewer 不僅僅是一個工具，它代表了 Advantech 在機器人技術領域的持續投入與創新實力。透過這套工具，開發者可以：
- 大幅縮短除錯時間： 快速定位並解決棘手的時間同步問題。
- 提升系統可靠性： 確保多感測器數據的一致性，讓機器人運行更穩定。
- 優化應用效能： 為 SLAM、感測器融合、深度學習等應用打下堅實的數據基礎。
- 加速產品開發： 讓開發團隊能更專注於核心演算法與應用功能的創新。
無論您是在開發下一代 AMR、高精度無人機，還是複雜的機器人協作系統，Time Sync Viewer 都能助您一臂之力，確保您的機器人感官神同步！
結論與未來展望 #
感測器數據的時間同步是現代機器人系統成功的基石。Advantech 推出的 Time Sync Viewer 工具組，以其直觀的視覺化介面、強大的分析能力和易用性，為 ROS 2 開發者提供了解決方案。
這只是 Advantech 在機器人與邊緣運算領域持續耕耘的一小步。我們相信，透過不斷的技術研發與創新，我們能為客戶帶來更多價值，共同開創更智慧、更高效的機器人新時代。敬請期待我們未來更多令人興奮的成果！