22/07/13Entegrasyon Reta Tan (TDI) se yon teknik imaj ki te egziste anvan imaj dijital - men ki toujou bay anpil avantaj nan dènye kri imaj jodi a. Gen de sikonstans kote kamera TDI yo ka briye - toulede lè sijè imaj la an mouvman:
1 – Sijè k ap pran imaj la an mouvman natirèlman avèk yon vitès konstan, tankou nan enspeksyon twal (tankou eskane fèy papye, plastik oswa twal k ap deplase pou jwenn domaj ak defo), liy asanblaj, oswa mikwofluidik ak koule likid.
2 – Imaj estatik sijè ki ka pran pa yon kamera k ap deplase soti nan yon zòn al nan yon lòt, swa lè w deplase sijè a oswa kamera a. Men kèk egzanp: eskanè lam mikwoskòp, enspeksyon materyèl, enspeksyon ekran plat, elatriye.
Si nenpòt nan sikonstans sa yo ta ka aplike nan imaj ou a, paj wèb sa a pral ede ou konsidere si yon chanjman soti nan kamera konvansyonèl 'eskanè zòn' 2 dimansyon pou ale nan kamera Line Scan TDI ta ka amelyore imaj ou a.
Pwoblèm ak eskanè zòn nan ak sib k ap deplase yo
● Flou Mouvman
Gen kèk sijè k ap pran imaj ki an mouvman paske yo oblije, pa egzanp nan koule likid oswa enspeksyon twal. Nan lòt aplikasyon, tankou eskanè lam ak enspeksyon materyèl, kenbe sijè a an mouvman ka pi rapid epi pi efikas pase kanpe mouvman an pou chak imaj yo pran. Sepandan, pou kamera eskanè zòn yo, si sijè k ap pran imaj la an mouvman parapò ak kamera a, sa ka prezante yon defi.
Flou mouvman ki defòme imaj yon machin k ap deplase
Nan sitiyasyon ki pa gen anpil ekleraj oubyen kote imaj yo bezwen bon kalite, yon tan ekspozisyon kamera ki long ka nesesè. Sepandan, mouvman sijè a ap gaye limyè li sou plizyè pixel kamera pandan ekspozisyon an, sa ki pral lakòz 'flou mouvman'. Sa ka minimize lè w kenbe ekspozisyon yo trè kout – anba tan yon pwen sou sijè a ta pran pou l travèse yon pixel kamera. Sa a seunanjeneral okomanse imaj fènwa, ki fè bwi, epi souvan ki pa ka itilize.
●Koud
Anplis de sa, tipikman pou pran imaj gwo sijè oswa sijè kontinyèl ak kamera eskanè zòn, sa mande pou pran plizyè imaj, ke yo answit kole ansanm. Konpozisyon sa a mande pou pixel ki sipèpoze ant imaj vwazen yo, sa ki diminye efikasite epi ogmante bezwen pou estoke ak trete done yo.
●Ekleraj inegal
Anplis, ekleraj la raman ase inifòm pou evite pwoblèm ak atifak nan fwontyè ant imaj ki konekte yo. Epitou, pou bay ekleraj sou yon zòn ki ase gwo pou kamera eskanè zòn nan avèk ase entansite, souvan sa mande pou itilize sous limyè DC ki gen gwo puisans epi ki koute chè.
Ekleraj inegal nan koud yon akizisyon plizyè imaj nan sèvo yon sourit. Imaj ki soti nan Watson et al. 2017: http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0180486
Ki sa ki yon kamera TDI, e kijan li ede?
Nan kamera konvansyonèl ki eskane zòn 2 dimansyon yo, gen twa faz pou pran yon imaj: reyinisyalizasyon pixel, ekspozisyon, ak lekti. Pandan ekspozisyon an, yo detekte foton ki soti nan sèn nan, sa ki lakòz fotoelektwon, ki estoke nan pixel kamera a jiska fen ekspozisyon an. Apre sa, yo li valè chak pixel, epi yon imaj 2D fòme. Apre sa, yo reyinisyalize pixel yo epi tout chaj yo efase pou kòmanse pwochen ekspozisyon an.
Sepandan, jan nou te mansyone sa a, si sijè a ap deplase parapò ak kamera a, limyè ki soti nan sijè a ka gaye sou plizyè pixel pandan ekspozisyon sa a, sa ki ka lakòz yon flou mouvman. Kamera TDI yo simonte limitasyon sa a lè l sèvi avèk yon teknik inovatè. Sa demontre nan [Animasyon 1].
●Kijan Kamera TDI yo Fonksyone
Kamera TDI yo fonksyone yon fason fondamantalman diferan de kamera eskanè zòn yo. Pandan sijè a ap deplase sou kamera a pandan ekspozisyon an, chaj elektwonik ki fòme imaj la ap deplase tou, pou yo rete senkronize. Pandan ekspozisyon an, kamera TDI yo kapab melanje tout chaj yo soti nan yon ranje pixel pou ale nan yon lòt, sou kamera a, senkronize ak mouvman sijè a. Pandan sijè a ap deplase sou kamera a, chak ranje (ke yo rele yon 'Etap TDI'), bay yon nouvo opòtinite pou ekspoze kamera a bay sijè a, epi akimile siyal.
Yon fwa yon ranje chaj yo rive nan bout kamera a, se lè sa a valè yo li epi estoke kòm yon tranch imaj 1 dimansyonèl. Imaj 2-D a fòme lè yo kole chak tranch imaj youn apre lòt pandan kamera a ap li yo. Chak ranje piksèl nan imaj ki rezilta a swiv epi pran imaj menm 'tranch' sijè a, sa vle di malgre mouvman an, pa gen okenn flou.
●Ekspozisyon 256 fwa pi long
Avèk kamera TDI yo, tan ekspozisyon efektif imaj la se tout tan li pran pou yon pwen sou sijè a travèse chak ranje pixel, ak jiska 256 etap disponib sou kèk kamera TDI. Sa vle di tan ekspozisyon ki disponib la efektivman 256 fwa pi gwo pase sa yon kamera eskanè zòn ta ka reyalize.
Sa ka bay youn nan de amelyorasyon sa yo, oubyen yon balans ant toulede. Premyèman, yo ka reyalize yon ogmantasyon siyifikatif nan vitès imaj la. Konpare ak yon kamera eskanè zòn, sijè k ap pran imaj la ka deplase jiska 256 fwa pi vit pandan l ap toujou kaptire menm kantite siyal la, depi vitès liy kamera a ase rapid pou kenbe vitès la.
Yon lòt bò, si yo bezwen plis sansiblite, yon tan ekspozisyon ki pi long ka pèmèt imaj ki gen pi bon kalite, yon entansite ekleraj ki pi ba, oubyen toude.
●Gwo débit done san koud
Piske kamera TDI a pwodui yon imaj 2 dimansyon apati tranch 1 dimansyon youn apre lòt, imaj ki kapab rezilta a ka osi gwo ke sa nesesè. Pandan ke kantite pixel nan direksyon 'orizontal' la bay pa lajè kamera a, pa egzanp 9072 pixel, gwosè 'vètikal' imaj la pa gen limit, epi li detèmine tou senpleman pa konbyen tan kamera a ap fonksyone. Avèk vitès liy ki rive jiska 510kHz, sa ka delivre yon gwo kantite done.
Ansanm ak sa, kamera TDI yo ka ofri yon chan vizyon trè laj. Pa egzanp, yon kamera 9072 piksèl ak piksèl 5µm bay yon chan vizyon orizontal 45mm ak yon rezolisyon wo. Pou reyalize menm lajè imaj la ak yon kamera eskanè ki gen yon zòn piksèl 5µm, li ta nesesè pou jiska twa kamera 4K kòt a kòt.
●Amelyorasyon sou kamera eskanè liy yo
Kamera TDI yo pa sèlman ofri amelyorasyon parapò ak kamera eskanè zòn yo. Kamera eskanè liy yo, ki kaptire yon sèl liy pixel, soufri tou de anpil nan menm pwoblèm ak entansite ekleraj ak ekspozisyon kout tankou kamera eskanè zòn yo.
Malgre ke menm jan ak kamera TDI yo, kamera eskanè liy yo ofri yon ekleraj ki pi inifòm ak yon konfigirasyon ki pi senp, epi yo evite nesesite pou kole imaj, yo ka souvan mande yon ekleraj ki trè entans ak/oswa yon mouvman sijè ki ralanti pou kaptire ase siyal pou yon imaj ki gen bon kalite. Ekspozisyon ki pi long ak vitès sijè ki pi rapid ke kamera TDI yo pèmèt vle di yo ka itilize ekleraj ki gen mwens entansite, mwens pri pandan y ap amelyore efikasite imaj la. Pa egzanp, yon liy pwodiksyon ka kapab chanje soti nan limyè alojèn ki koute chè epi ki konsome anpil enèji epi ki bezwen kouran DC, pou ale nan ekleraj LED.
Kijan kamera TDI yo fonksyone?
Gen twa estanda komen pou kijan pou reyalize imaj TDI sou yon detèktè kamera.
● CCD TDI– Kamera CCD yo se pi ansyen kalite kamera dijital yo. Akòz konsepsyon elektwonik yo, reyalize konpòtman TDI sou yon CCD se relativman trè senp, ak anpil detèktè kamera natirèlman kapab fonksyone nan fason sa a. Se poutèt sa, CCD TDI yo te an itilizasyon pandan plizyè dizèn ane.
Sepandan, teknoloji CCD a gen limit li yo. Pi piti gwosè pixel ki disponib pou kamera CCD TDI yo se anviwon 12µm x 12µm – sa, ansanm ak ti kantite pixel, limite kapasite kamera yo pou rezoud ti detay yo. Anplis, vitès akizisyon an pi ba pase lòt teknoloji yo, alòske bri lekti a – yon gwo faktè limitatif nan imaj nan limyè fèb – wo. Konsomasyon enèji a wo tou, ki se yon faktè enpòtan nan kèk aplikasyon. Sa a te mennen nan dezi pou kreye kamera TDI ki baze sou achitekti CMOS.
●Bonè CMOS TDI: Domèn vòltaj ak adisyon dijital
Kamera CMOS yo simonte anpil nan limitasyon bri ak vitès kamera CCD yo, pandan y ap itilize mwens enèji, epi ofri pi piti gwosè pixel. Sepandan, konpòtman TDI a te pi difisil pou reyalize sou kamera CMOS, akòz konsepsyon pixel yo. Pandan ke CCD yo deplase fotoelektwon fizikman soti nan yon pixel pou ale nan yon lòt pou jere detèktè a, kamera CMOS yo konvèti siyal ki nan fotoelektwon yo an vòltaj nan chak pixel anvan lekti.
Yo te eksplore konpòtman TDI sou yon detèktè CMOS depi 2001, sepandan, defi pou jere 'akimilasyon' siyal la pandan ekspozisyon an ap deplase soti nan yon ranje pou ale nan yon lòt te enpòtan. De premye metòd pou CMOS TDI ki toujou itilize nan kamera komèsyal jodi a se akimilasyon domèn vòltaj ak adisyon dijital TDI CMOS. Nan kamera akimilasyon domèn vòltaj, pandan y ap akeri chak ranje siyal pandan sijè imaj la ap pase, vòltaj ki akeri a ajoute elektwonikman nan akizisyon total pou pati sa a nan imaj la. Akimile vòltaj nan fason sa a entwodui plis bri pou chak etap TDI siplemantè ki ajoute, sa ki limite benefis etap adisyonèl yo. Pwoblèm ak linearite tou defi itilizasyon kamera sa yo pou aplikasyon presi.
Dezyèm metòd la se adisyon dijital TDI. Nan metòd sa a, yon kamera CMOS ap fonksyone efektivman nan mòd eskanè zòn ak yon ekspozisyon trè kout ki koresponn ak tan sijè imaj la pran pou l deplase sou yon sèl ranje pixel. Men, ranje ki soti nan chak imaj siksesif yo ajoute ansanm dijitalman yon fason pou yo bay yon efè TDI. Kòm yo dwe li tout kamera a pou chak ranje pixel nan imaj ki rezilta a, adisyon dijital sa a ajoute tou bri lekti pou chak ranje, epi li limite vitès akizisyon an.
●Estanda modèn lan: CMOS TDI domèn chaj, oubyen CCD-sou-CMOS TDI
Limit CMOS TDI ki anwo yo te simonte dènyèman grasa entwodiksyon akimilasyon domèn chaj TDI CMOS, ke yo rele tou CCD-on-CMOS TDI. Fonksyònman detèktè sa yo demontre nan [Animasyon 1]. Jan non an sijere a, detèktè sa yo ofri mouvman chaj ki sanble ak CCD soti nan yon pixel pou ale nan yon lòt, akimile siyal nan chak etap TDI atravè adisyon fotoelektwon nan nivo chaj endividyèl yo. Sa a efektivman san bri. Sepandan, limit CCD TDI yo simonte grasa itilizasyon achitekti lekti CMOS, ki pèmèt gwo vitès, ti bri ak ti konsomasyon enèji komen nan kamera CMOS yo.
Espesifikasyon TDI: kisa ki enpòtan?
●Teknoloji:Faktè ki pi enpòtan an se ki teknoloji detèktè ki itilize jan nou te diskite pi wo a. CMOS TDI domèn chaj la ap bay pi bon pèfòmans lan.
●Etap TDI yo:Sa a se kantite ranje detèktè a kote siyal la ka akimile. Plis yon kamera genyen etap TDI, se plis tan ekspozisyon efektif li ka long. Oubyen, pi vit sijè a ka deplase, depi kamera a gen ase vitès liy.
●To Liy:Konbyen ranje kamera a ka li pa segonn. Sa detèmine vitès maksimòm mouvman kamera a ka kenbe.
●Efikasite kwantikSa endike sansiblite kamera a pou limyè nan diferan longèdonn, yo bay li pa pwobabilite pou yon foton ensidan detekte epi pwodui yon fotoelektwon. Yon efikasite kwantik ki pi wo ka ofri yon fòs ekleraj ki pi ba, oswa yon operasyon ki pi rapid tout pandan y ap kenbe menm nivo siyal yo.
Anplis de sa, kamera yo diferan sou seri longèdonn kote yo ka reyalize bon sansiblite, ak kèk kamera ki ofri sansiblite jis nan fen iltravyolèt (UV) nan spectre a, nan alantou 200nm longèdonn.
●Li Bri:Bri lekti a se yon lòt faktè enpòtan nan sansiblite yon kamera, li detèmine siyal minimòm ki ka detekte anlè nivo bri kamera a. Avèk yon bri lekti ki wo, yo pa ka detekte karakteristik fènwa yo epi seri dinamik la redwi anpil, sa vle di yo dwe itilize yon ekleraj ki pi klere oswa tan ekspozisyon ki pi long ak vitès mouvman ki pi dousman.
Espesifikasyon TDI: kisa ki enpòtan?
Kounye a, yo itilize kamera TDI pou enspeksyon entènèt, enspeksyon elektwonik ak fabrikasyon, ak lòt aplikasyon vizyon machin. Ansanm ak sa, gen aplikasyon difisil pou fèb limyè tankou imaj fluoresans ak eskanè lam.
Sepandan, avèk entwodiksyon kamera CMOS TDI ki gen gwo vitès, ti bri, ak gwo sansiblite, gen yon gwo potansyèl pou ogmantasyon vitès ak efikasite nan nouvo aplikasyon ki anvan te sèlman itilize kamera eskanè zòn. Jan nou te prezante nan kòmansman atik la, kamera TDI yo ka pi bon chwa pou reyalize gwo vitès ak bon jan kalite imaj pou swa imaj sijè ki deja an mouvman konstan, oswa kote kamera a te kapab eskane atravè sijè imaj estatik.
Pa egzanp, nan yon aplikasyon mikwoskopi, nou te ka konpare vitès akizisyon teyorik yon kamera TDI 9K pixel, 256 etap ak pixel 5 µm ak yon kamera eskanè zòn kamera 12MP ak pixel 5 µm. Ann egzamine akizisyon yon zòn 10 x 10 mm ak yon agrandisman 20x lè nou deplase platfòm lan.
1. Itilizasyon yon objektif 20x ak kamera eskanè zòn nan ta bay yon chan vizyon imaj 1.02 x 0.77 mm.
2. Avèk kamera TDI a, yo te kapab itilize yon objektif 10x ak yon agrandisman 2x anplis pou simonte nenpòt limitasyon nan chan vizyon mikwoskòp la, pou bay yon chan vizyon imaj orizontal 2.3mm.
3. Si nou sipoze gen 2% sipèpoze pixel ant imaj yo pou rezon koneksyon, 0.5 segonn pou deplase platfòm nan nan yon kote espesifik, ak yon tan ekspozisyon 10ms, nou ka kalkile tan kamera eskanè zòn nan ta pran. Menm jan an tou, nou ka kalkile tan kamera TDI a ta pran si platfòm nan te rete an mouvman konstan pou eskane nan direksyon Y a, ak menm tan ekspozisyon an pou chak liy.
4. Nan ka sa a, kamera eskanè zòn nan ta bezwen pran 140 imaj, epi li ta pran 63 segonn pou deplase platfòm nan. Kamera TDI a ta pran sèlman 5 imaj long, epi li ta pran sèlman 2 segonn pou deplase platfòm nan nan pwochen kolòn nan.
5. Tan total ki pase pou pran sifas 10 x 10 mm lan ta dwe64.4 segonn pou kamera eskanè zòn nan,epi jis9.9 segonn pou kamera TDI a.
Si ou ta renmen wè si yon kamera TDI ta ka koresponn ak aplikasyon w lan epi satisfè bezwen w yo, kontakte nou jodi a.
