21/06/2022Nell'imaging scientifico moderno e nell'ispezione industriale, il tempo non è più un attributo secondario: è una dimensione fondamentale del modo in cui vengono condotti gli esperimenti, del coordinamento dei dispositivi e dell'interpretazione dei dati.
Un timestamp determina quando viene catturato ogni fotogramma, influenzando ogni aspetto, dalla riproducibilità dell'esperimento alla sincronizzazione multi-dispositivo, fino alla validità delle analisi a valle.
La capacità di una telecamera di fornire timestamp deterministici, ad alta precisione e con basso jitter è ormai un indicatore chiave delle sue capacità professionali.
01 | Che cos'è un timestamp?
Un timestamp è un marcatore digitale che registra iltempo di cattura effettivodi ogni fotogramma dell'immagine. A seconda del sistema, la sua precisione può variare da pochi secondi a millisecondi, microsecondi o persino nanosecondi.
Formati comuni di timestamp
| Tipo | Formato di esempio | Descrizione |
| Timestamp UNIX (numerico) | 1733558400 (secondi) / 1733558400123 (ms) | Tempo trascorso dal 1970-01-01 UTC |
| ISO 8601 (formato leggibile) | 2025-12-07T12:30:45Z / +08:00 | Data, ora e fuso orario standard |
| Sovrapposizione timestamp incorporata | 2025/12/07 12:30:45 | Timestamp visibile all'uomo sull'immagine stessa |
File di esempio di timestamp della fotocamera Tucsen
02 | Timestamp software vs. timestamp hardware
I timestamp software vengono generati dopo che il PC riceve i dati dell'immagine, mentre i timestamp hardware vengono generati all'interno della fotocamera nel momento esatto dell'esposizione.
La differenza tra i due può influire in modo significativo sulla precisione temporale, sull'affidabilità della sincronizzazione e sull'integrità delle misurazioni dinamiche.
1. Timestamp del software
I timestamp software vengono generati dal driver o dall'applicazione lato PC una volta che l'immagine è già arrivata sull'host. Riflettono l'ora di arrivo dei dati, non l'ora di esposizione.
Vantaggi: universale e facile da implementare
• Indipendente dalla progettazione dell'hardware della fotocamera
• Funziona con tutte le principali interfacce (USB, GigE, CameraLink, ecc.)
• Facile da generare dall'ora di sistema nel software
• Adatto per lo sviluppo rapido, il debug e la registrazione
• Basso costo di integrazione ed elevata compatibilità
Limitazioni — Non adatto per tempi di precisione
I timestamp del software sono influenzati dall'intera catena di trasmissione dei dati:
Fotocamera → Interfaccia (USB/GigE/CXP) → Driver host → Pianificazione sistema operativo → Applicazione
Qualsiasi ritardo, buffering o evento di pianificazione della CPU può introdurre un errore non deterministico a livello di ms.
Man mano che la frequenza dei fotogrammi aumenta oltre i 50 fps circa, queste variazioni aumentano rapidamente e possono compromettere gravemente l'affidabilità del timestamp.
Casi d'uso tipici (<30 fps (immagini a bassa velocità)
| Scenario applicativo | Ruolo del timestamp del software |
Fotocamere consigliate
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| Microscopia biologica (fluorescenza di routine/imaging dei tessuti) | Gestione dei dati, ordinamento dei frame, allineamento nel software di analisi |
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| Microscopia industriale (ispezione dei materiali / metallografia) | Supporta il monitoraggio dei lotti, la tracciabilità delle immagini e la registrazione QC di base |
2. Timestamp hardware
I timestamp hardware vengono generati all'interno dell'FPGA o del circuito di temporizzazione della fotocamera nel preciso momento di inizio o fine dell'esposizione. Rappresentano il vero momento di acquisizione fisica, non influenzato dalla trasmissione o dalla latenza del sistema operativo.
Vantaggi: alta precisione e tempi deterministici
I timestamp hardware offrono:
• Precisione da microsecondi (µs) a sub-microsecondi
• Nessuna dipendenza dai tempi di trasmissione dei dati
• Uscite stabili, ripetibili e prive di jitter
• Corrispondenza 1:1 con il tempo di esposizione effettivo del sensore
Ciò li rende essenziali per l'imaging ad alta velocità, gli esperimenti sincronizzati e le misurazioni in cui il fattore tempo è critico.
Limitazioni — Dipendenti dall'hardware e dal design
I timestamp hardware richiedono:
• Logica di temporizzazione di precisione in FPGA/ASIC
• Oscillatori ad alta stabilità (TCXO/OCXO)
• Compensazione precisa del ritardo e della temporizzazione dell'esposizione
• Codifica sincronizzata del flusso di dati
• Coerenza con i formati di analisi SDK/driver
Poiché le implementazioni variano a seconda del produttore, l'integrazione tra sistemi può richiedere una calibrazione aggiuntiva o una revisione della documentazione.
I costi e la complessità dello sviluppo sono superiori ai timestamp del software.
Applicazioni tipiche ad alta velocità (>50 fps)
| Applicazioni | Come i timestamp hardware aiutano | Fotocamere consigliate |
| Scienze della vita(imaging ad alta velocità del calcio o della tensione) | Registra i tempi di esposizione reali; sincronizza i laser tramite Trigger Out |
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| Scienze fisiche(cattura del movimento ad alta velocità) | Fornisce una temporizzazione assoluta a livello di µs per una ricostruzione accurata della traiettoria | |
| Ispezione dei semiconduttori (ispezione di wafer e pannelli) | Sincronizzazione della telecamera basata su timestamp; consente la mappatura tempo-posizione basata su encoder | |
| Integrazione degli strumenti(telecamera + laser + palco motorizzato) | Serve come riferimento temporale assoluto a livello di sistema; consente il coordinamento a livello di µs |
