2022/06/21في التصوير العلمي الحديث والتفتيش الصناعي، لم يعد الوقت سمة ثانوية - بل أصبح بُعدًا أساسيًا لكيفية إجراء التجارب، وكيفية تنسيق الأجهزة، وكيفية تفسير البيانات.
يحدد الطابع الزمني وقت التقاط كل إطار، مما يؤثر على كل شيء بدءًا من إمكانية تكرار التجربة وحتى مزامنة الأجهزة المتعددة وصولاً إلى صحة التحليلات اللاحقة.
إن قدرة الكاميرا على تقديم طوابع زمنية عالية الدقة ومنخفضة التشويش ومحددة أصبحت الآن مؤشراً رئيسياً على قدراتها الاحترافية.
01 | ما هو الطابع الزمني؟
الطابع الزمني هو علامة رقمية تسجلوقت الالتقاط الفعليلكل إطار صورة. وبحسب النظام، يمكن أن تتراوح دقته من ثوانٍ إلى أجزاء من الثانية، أو أجزاء من الميكروثانية، أو حتى أجزاء من النانوثانية.
تنسيقات الطوابع الزمنية الشائعة
| يكتب | نموذج التنسيق | وصف |
| الطابع الزمني لنظام يونكس (رقمي) | 1733558400 (ثانية) / 1733558400123 (مللي ثانية) | الوقت المنقضي منذ 1970-01-01 بالتوقيت العالمي المنسق |
| ISO 8601 (تنسيق قابل للقراءة) | 2025-12-07T12:30:45Z / +08:00 | التاريخ والوقت والمنطقة الزمنية القياسية |
| تراكب الطابع الزمني المضمن | 2025/12/07 12:30:45 | طابع زمني مرئي للبشر على الصورة نفسها |
ملفات مثال لكاميرات توسن مع الطابع الزمني
02 | الطوابع الزمنية للبرمجيات مقابل الطوابع الزمنية للأجهزة
يتم إنشاء الطوابع الزمنية للبرامج بعد أن يتلقى الكمبيوتر بيانات الصورة، بينما يتم إنشاء الطوابع الزمنية للأجهزة داخل الكاميرا عند حدث التعريض المحدد.
يمكن أن يؤثر الاختلاف بين الاثنين بشكل كبير على دقة الوقت، وموثوقية التزامن، وسلامة القياسات الديناميكية.
1. الطوابع الزمنية للبرامج
يتم إنشاء الطوابع الزمنية البرمجية بواسطة برنامج التشغيل أو التطبيق الموجود على جهاز الكمبيوتر بمجرد وصول الصورة إلى المضيف. وهي تعكس وقت وصول البيانات، وليس وقت التعرض.
المزايا: عالمي وسهل التطبيق
• مستقل عن تصميم أجهزة الكاميرا
• يعمل مع جميع الواجهات الرئيسية (USB، GigE، CameraLink، إلخ).
• سهولة توليدها من وقت النظام في البرامج
• مناسب تمامًا للتطوير السريع وتصحيح الأخطاء وتسجيل البيانات
• تكلفة تكامل منخفضة وتوافق عالٍ
القيود - غير مناسب للتوقيت الدقيق
تتأثر الطوابع الزمنية للبرامج بسلسلة نقل البيانات بأكملها:
الكاميرا ← الواجهة (USB/GigE/CXP) ← برنامج تشغيل المضيف ← جدولة نظام التشغيل ← التطبيق
يمكن لأي تأخير أو تخزين مؤقت أو حدث جدولة وحدة المعالجة المركزية أن يتسبب في حدوث خطأ غير حتمي على مستوى الميلي ثانية.
مع زيادة معدل الإطارات إلى ما يزيد عن 50 إطارًا في الثانية، تنمو هذه الاختلافات بسرعة ويمكن أن تقوض بشدة موثوقية الطابع الزمني.
حالات الاستخدام النموذجية ((التصوير منخفض السرعة <30 إطارًا في الثانية)
| سيناريو التطبيق | دور الطابع الزمني للبرمجيات |
الكاميرات الموصى بها
|
| المجهر البيولوجي (التصوير الروتيني للأنسجة باستخدام الفلورة) | إدارة البيانات، وفرز الإطارات، والمحاذاة في برامج التحليل |
|
| المجهر الصناعي (فحص المواد / علم المعادن) | يدعم تتبع الدفعات، وتتبع الصور، وتسجيل مراقبة الجودة الأساسية |
2. الطوابع الزمنية للأجهزة
يتم توليد الطوابع الزمنية للأجهزة داخل وحدة FPGA أو دائرة التوقيت الخاصة بالكاميرا في لحظة بدء أو انتهاء التعريض الضوئي بالضبط. وهي تمثل وقت الالتقاط الفعلي، دون أن تتأثر بزمن استجابة الإرسال أو نظام التشغيل.
المزايا: دقة عالية وتوقيت محدد
توفر الطوابع الزمنية للأجهزة ما يلي:
• دقة تتراوح من الميكروثانية (µs) إلى أجزاء من الميكروثانية
• عدم الاعتماد على توقيت نقل البيانات
• مخرجات مستقرة وقابلة للتكرار وخالية من الارتعاش
• تطابق تام مع توقيت تعرض المستشعر الفعلي
وهذا يجعلها ضرورية للتصوير عالي السرعة، والتجارب المتزامنة، والقياسات الحساسة للوقت.
القيود - تعتمد على الأجهزة والتصميم
تتطلب الطوابع الزمنية للأجهزة ما يلي:
• منطق التوقيت الدقيق في FPGA/ASIC
• مذبذبات عالية الاستقرار (TCXO/OCXO)
• توقيت دقيق يعتمد على التعرض وتعويض التأخير
• ترميز تدفق البيانات المتزامن
• التوافق مع تنسيقات تحليل SDK/برنامج التشغيل
نظراً لاختلاف عمليات التنفيذ بين الشركات المصنعة، فإن التكامل بين الأنظمة قد يتطلب معايرة إضافية أو مراجعة للوثائق.
تكلفة التطوير وتعقيده أعلى من الطوابع الزمنية للبرامج.
التطبيقات النموذجية عالية السرعة (>50 إطارًا في الثانية)
| التطبيقات | كيف تساعد الطوابع الزمنية للأجهزة | الكاميرات الموصى بها |
| علوم الحياة(التصوير عالي السرعة للكالسيوم أو الجهد الكهربائي) | يسجل أوقات التعريض الحقيقية؛ ويقوم بمزامنة الليزر عبر مخرج التشغيل |
|
| العلوم الفيزيائية(التقاط الحركة عالي السرعة) | يوفر توقيتًا مطلقًا على مستوى الميكروثانية لإعادة بناء المسار بدقة | |
| فحص أشباه الموصلات (فحص الرقاقات واللوحات) | مزامنة الكاميرا بناءً على الطابع الزمني؛ تُمكّن من رسم خرائط الموقع الزمني بناءً على المُشفّر | |
| تكامل الأجهزة(كاميرا + ليزر + منصة آلية) | يُستخدم كمرجع زمني مطلق على مستوى النظام؛ ويتيح التنسيق على مستوى الميكروثانية |
