2022/06/21Nykyaikaisessa tieteellisessä kuvantamisessa ja teollisessa tarkastuksessa aika ei ole enää toissijainen ominaisuus – se on perustavanlaatuinen ulottuvuus kokeiden suorittamisessa, laitteiden koordinoinnissa ja datan tulkinnassa.
Aikaleima määrittää, milloin kukin kehys tallennetaan, ja se muokkaa kaikkea kokeiden toistettavuudesta useiden laitteiden synkronointiin ja loppupään analytiikan validiteettiin.
Kameran kyky tuottaa erittäin tarkkoja, vähän jitteriä sisältäviä ja deterministisiä aikaleimoja on nykyään keskeinen mittari sen ammattimaisille kyvyille.
01 | Mikä on aikaleima?
Aikaleima on digitaalinen merkintä, joka tallentaatodellinen kuvausaikajokaisen kuvakehyksen. Järjestelmästä riippuen sen tarkkuus voi vaihdella sekunneista millisekunteihin, mikrosekunteihin tai jopa nanosekunteihin.
Yleiset aikaleimamuodot
| Tyyppi | Esimerkkimuoto | Kuvaus |
| UNIX-aikaleima (numeerinen) | 1733558400 (sekuntia) / 1733558400123 (ms) | Aikaa kulunut 1.1.1970 UTC:n jälkeen |
| ISO 8601 (luettava muoto) | 2025-12-07T12:30:45Z / +08:00 | Vakiopäivämäärä, -aika ja -aikavyöhyke |
| Upotettu aikaleiman peittokuva | 2025/12/07 12:30:45 | Ihmisen näkyvä aikaleima kuvassa itsessään |
Tucsen-kameran esimerkkitiedostot aikaleimasta
02 | Ohjelmistoaikaleimat vs. laitteistoaikaleimat
Ohjelmistolliset aikaleimat luodaan sen jälkeen, kun tietokone vastaanottaa kuvadatan, kun taas laitteistokohtaiset aikaleimat luodaan kamerassa juuri valotustapahtuman yhteydessä.
Näiden kahden välinen ero voi vaikuttaa merkittävästi ajan tarkkuuteen, synkronoinnin luotettavuuteen ja dynaamisten mittausten eheyteen.
1. Ohjelmiston aikaleimat
Tietokoneen ajuri tai sovellus tuottaa ohjelmiston aikaleimat, kun kuva on jo saapunut isäntäkoneeseen. Ne heijastavat datan saapumisaikaa, eivät valotusaikaa.
Edut — Yleiskäyttöinen ja helppo ottaa käyttöön
• Kameran laitteistosuunnittelusta riippumaton
• Toimii kaikkien tärkeimpien liitäntöjen kanssa (USB, GigE, CameraLink jne.)
• Helppo luoda järjestelmän ajasta ohjelmistossa
• Sopii hyvin nopeaan kehitykseen, virheenkorjaukseen ja lokinluontiin
• Alhaiset integrointikustannukset ja korkea yhteensopivuus
Rajoitukset — Ei sovellu tarkkuusajoitukseen
Koko tiedonsiirtoketju vaikuttaa ohjelmistojen aikaleimoihin:
Kamera → Liitäntä (USB/GigE/CXP) → Isäntäohjain → Käyttöjärjestelmän aikataulutus → Sovellus
Mikä tahansa viive, puskurointi tai suorittimen ajoitustapahtuma voi aiheuttaa millisekuntitason epädeterministisen virheen.
Kun kuvataajuus kasvaa yli noin 50 fps:n, nämä vaihtelut kasvavat nopeasti ja voivat vakavasti heikentää aikaleimojen luotettavuutta.
Tyypillisiä käyttötapauksia (<30 fps (hidas kuvantamisnopeus)
| Sovellusskenaario | Ohjelmiston aikaleiman rooli |
Suositellut kamerat
|
| Biologinen mikroskopia (rutiinifluoresenssi / kudoskuvaus) | Tiedonhallinta, kehysten lajittelu, kohdistus analyysiohjelmistossa |
|
| Teollinen mikroskopia (materiaalitarkastus / metallografia) | Tukee eräseurantaa, kuvien jäljitettävyyttä ja peruslaadunvalvontaa |
2. Laitteiston aikaleimat
Kameran FPGA:n tai ajoituspiirin sisällä luodaan laitteiston aikaleimat tarkalla valotuksen aloitus- tai lopetushetkellä. Ne edustavat todellista fyysistä kuvausaikaa, johon tiedonsiirto tai käyttöjärjestelmän viive eivät vaikuta.
Edut — Korkea tarkkuus ja deterministinen ajoitus
Laitteiston aikaleimat tarjoavat:
• Mikrosekunnin (µs) ja alle mikrosekunnin tarkkuus
• Ei riippuvuutta tiedonsiirron ajoituksesta
• Vakaat, toistettavat ja jitterittömät lähdöt
• 1:1 vastaavuus anturin todellisen valotusajan kanssa
Tämä tekee niistä välttämättömiä nopeaan kuvantamiseen, synkronoituihin kokeisiin ja aikakriittisiin mittauksiin.
Rajoitukset — Laitteisto- ja suunnitteluriippuvaisia
Laitteiston aikaleimat edellyttävät:
• Tarkkuusajoituslogiikka FPGA/ASIC-piireissä
• Korkean vakauden oskillaattorit (TCXO/OCXO)
• Tarkka valotusohjauksen ajoitus ja viiveen kompensointi
• Synkronoitu datavirran koodaus
• Yhdenmukaisuus SDK/ajurin jäsennysmuotojen kanssa
Koska toteutukset vaihtelevat valmistajien välillä, järjestelmien välinen integrointi voi vaatia lisäkalibrointia tai dokumentaation tarkistusta.
Kehityskustannukset ja monimutkaisuus ovat korkeammat kuin ohjelmistojen aikaleimat.
Tyypilliset suurnopeussovellukset (>50 fps)
| Sovellukset | Kuinka laitteiston aikaleimat auttavat | Suositellut kamerat |
| Biotieteet(nopea kalsium- tai jännitekuvaus) | Tallentaa todelliset valotusajat; synkronoi laserit Trigger Out -liitännän kautta |
|
| Fysikaaliset tieteet(nopea liiketallennus) | Tarjoaa µs-tason absoluuttisen ajoituksen tarkkaa lentoradan rekonstruointia varten | |
| Puolijohteiden tarkastus (kiekkojen ja paneelien tarkastus) | Aikaleimaan perustuva kamerasynkronointi; mahdollistaa enkooderiin perustuvan aika-sijaintikartoituksen | |
| Instrumenttien integrointi(kamera + laser + moottoroitu pöytä) | Toimii koko järjestelmän absoluuttisena aikareferenssinä; mahdollistaa µs-tason koordinoinnin |
