21.06.2022У сучаснай навуковай візуалізацыі і прамысловым інспекцыі час больш не з'яўляецца другасным атрыбутам, а з'яўляецца фундаментальным вымярэннем таго, як праводзяцца эксперыменты, як каардынуюцца прылады і як інтэрпрэтуюцца дадзеныя.
Часавая метка вызначае, калі кожны кадр быў захоплены, фарміруючы ўсё: ад узнаўляльнасці эксперыменту да сінхранізацыі некалькіх прылад і абгрунтаванасці далейшай аналітыкі.
Ці можа камера забяспечваць высокадакладныя, нізкатрывалыя і дэтэрмінаваныя часовыя меткі цяпер з'яўляецца ключавым паказчыкам яе прафесійных магчымасцей.
01 | Што такое часовая метка?
Часавая метка — гэта лічбавы маркер, які фіксуерэальны час здымкікожнага кадра выявы. У залежнасці ад сістэмы, яго дакладнасць можа вагацца ад секунд да мілісекунд, мікрасекунд ці нават нанасекунд.
Распаўсюджаныя фарматы часавых пазнак
| Тып | Прыклад фармату | Апісанне |
| Часавая метка UNIX (лічбавая) | 1733558400 (секунд) / 1733558400123 (мс) | Час, які прайшоў з 1970-01-01 UTC |
| ISO 8601 (чытэльны фармат) | 2025-12-07T12:30:45Z / +08:00 | Стандартная дата, час і гадзінны пояс |
| Убудаваная накладка часовай меткі | 2025/12/07 12:30:45 | Бачная чалавеку часовая метка на самой выяве |
Прыклады файлаў з часовай меткай камеры Tucsen
02 | Часавыя меткі праграмнага забеспячэння супраць часавых метак абсталявання
Праграмныя меткі часу генеруюцца пасля таго, як ПК атрымлівае дадзеныя выявы, у той час як апаратныя меткі часу генеруюцца ўнутры камеры ў момант дакладнай падзеі экспазіцыі.
Розніца паміж імі можа істотна паўплываць на дакладнасць часу, надзейнасць сінхранізацыі і цэласнасць дынамічных вымярэнняў.
1. Часавыя меткі праграмнага забеспячэння
Праграмныя меткі часу ствараюцца драйверам або праграмай на баку ПК пасля таго, як выява ўжо паступіла на хост. Яны адлюстроўваюць час паступлення дадзеных, а не час экспазіцыі.
Перавагі — універсальнасць і лёгкасць у рэалізацыі
• Незалежна ад канструкцыі апаратнага забеспячэння камеры
• Працуе з усімі асноўнымі інтэрфейсамі (USB, GigE, CameraLink і г.д.)
• Лёгка генеруецца з сістэмнага часу ў праграмным забеспячэнні
• Добра падыходзіць для хуткай распрацоўкі, адладкі і рэгістрацыі
• Нізкі кошт інтэграцыі і высокая сумяшчальнасць
Абмежаванні — не падыходзіць для дакладнага вымярэння часу
На праграмныя меткі часу ўплывае ўвесь ланцужок перадачы дадзеных:
Камера → Інтэрфейс (USB/GigE/CXP) → Драйвер хоста → Планаванне АС → Прыкладанне
Любая затрымка, буферызацыя або падзея планавання працэсара можа прывесці да недэтэрмінаванай памылкі ўзроўню мілісекунд.
Па меры павелічэння частаты кадраў больш за ~50 кадраў у секунду гэтыя варыяцыі хутка растуць і могуць сур'ёзна падарваць надзейнасць часовых пазнак.
Тыповыя выпадкі выкарыстання (<30 кадраў у секунду (нізкахуткасная візуалізацыя)
| Сцэнар прымянення | Роля часовай меткі праграмнага забеспячэння |
Рэкамендаваныя камеры
|
| Біялагічная мікраскапія (звычайная флуарэсцэнтная / тканінавая візуалізацыя) | Кіраванне дадзенымі, сартаванне кадраў, выраўноўванне ў праграмным забеспячэнні для аналізу |
|
| Прамысловая мікраскапія (кантроль матэрыялаў / металаграфія) | Падтрымлівае адсочванне партый, адсочванне малюнкаў і базавую рэгістрацыю кантролю якасці |
2. Часавыя меткі абсталявання
Апаратныя меткі часу генеруюцца ўнутры FPGA камеры або схемы сінхранізацыі ў дакладны момант пачатку або заканчэння экспазіцыі. Яны адлюстроўваюць рэальны фізічны час захопу дадзеных, які не залежыць ад перадачы або затрымкі аперацыйнай сістэмы.
Перавагі — высокая дакладнасць і дэтэрмінаваны час
Прапанова апаратных часовых меткаў:
• Дакладнасць ад мікрасекунд (мкс) да субмікрасекунды
• Нулявая залежнасць ад часу перадачы дадзеных
• Стабільныя, паўтаральныя выхады без ваганняў
• Суадносіны 1:1 з фактычным часам экспазіцыі датчыка
Гэта робіць іх неабходнымі для хуткаснай візуалізацыі, сінхранізаваных эксперыментаў і вымярэнняў у тэрміновых умовах.
Абмежаванні — залежыць ад абсталявання і дызайну
Для апаратных часовых меткаў патрабуецца:
• Логіка дакладнага сінхранізацыі ў FPGA/ASIC
• Высокастабільныя асцылятары (TCXO/OCXO)
• Дакладны час экспазіцыі і кампенсацыя затрымкі
• Сінхранізаванае кадаванне патоку дадзеных
• Адпаведнасць з фарматамі разбору SDK/драйвераў
Паколькі рэалізацыі адрозніваюцца ў розных вытворцаў, міжсістэмная інтэграцыя можа запатрабаваць дадатковай каліброўкі або праверкі дакументацыі.
Кошт і складанасць распрацоўкі вышэйшыя, чым часовыя меткі праграмнага забеспячэння.
Тыповыя высакахуткасныя праграмы (>50 кадраў у секунду)
| Прыкладанні | Як дапамагаюць апаратныя часавыя меткі | Рэкамендаваныя камеры |
| Навукі аб жыцці(высокахуткасная кальцыевая або вольтажная візуалізацыя) | Запісвае рэальны час экспазіцыі; сінхранізуе лазеры праз Trigger Out |
|
| Фізічныя навукі(захоп руху з высокай хуткасцю) | Забяспечвае абсалютны час на ўзроўні мікрасекунд для дакладнай рэканструкцыі траекторыі | |
| Праверка паўправаднікоў (праверка пласцін і панэляў) | Сінхранізацыя камеры на аснове часавых пазнак; дазваляе ствараць мапу часу і становішча на аснове кадавальніка | |
| Інтэграцыя прыбораў(камера + лазер + матарызаваны сцэнічны стол) | Служыць абсалютным арыенцірам часу для ўсёй сістэмы; дазваляе каардынацыю на ўзроўні мікрасекунд |
