21/06/2022בהדמיה מדעית מודרנית ובבדיקה תעשייתית, זמן כבר אינו מאפיין משני - הוא ממד בסיסי של אופן ביצוע ניסויים, אופן התאמת התקנים וכיצד מתפרשים נתונים.
חותמת זמן קובעת מתי כל פריים מצולם, ומעצבת הכל, החל משחזור הניסוי ועד לסנכרון בין מכשירים מרובים ועד לתוקף הניתוחים במורד הזרם.
האם מצלמה יכולה לספק חותמות זמן מדויקות, עם ריצוד נמוך ודטרמיניסטיות היא כיום מדד מפתח ליכולותיה המקצועיות.
01 | מהי חותמת זמן?
חותמת זמן היא סמן דיגיטלי שרושם אתזמן הצילום בפועלשל כל פריים של תמונה. בהתאם למערכת, הדיוק שלה יכול לנוע בין שניות ועד מילישניות, מיקרושניות או אפילו ננו-שניות.
פורמטים נפוצים של חותמות זמן
| סוּג | פורמט לדוגמה | תֵאוּר |
| חותמת זמן של יוניקס (מספרית) | 1733558400 (שניות) / 1733558400123 (מילישניות) | הזמן שחלף מאז 1-01-1970 UTC |
| ISO 8601 (פורמט קריא) | 2025-12-07T12:30:45Z / +08:00 | תאריך, שעה ואזור זמן סטנדרטיים |
| שכבת חותמת זמן מוטמעת | 2025/12/07 12:30:45 | חותמת זמן גלויה לאדם על התמונה עצמה |
קבצי דוגמה של חותמת זמן במצלמת טוסן
02 | חותמות זמן של תוכנה לעומת חותמות זמן של חומרה
חותמות זמן של תוכנה נוצרות לאחר שהמחשב מקבל את נתוני התמונה, בעוד שחותמות זמן של חומרה נוצרות בתוך המצלמה באירוע החשיפה המדויק.
ההבדל בין השניים יכול להשפיע באופן משמעותי על דיוק הזמן, אמינות הסנכרון ושלמות המדידות הדינמיות.
1. חותמות זמן של תוכנה
חותמות זמן של תוכנה מופקות על ידי מנהל ההתקן או היישום בצד המחשב לאחר שהתמונה כבר הגיעה למארח. הן משקפות את זמן הגעת הנתונים, לא את זמן החשיפה.
יתרונות - אוניברסלי וקל ליישום
• ללא תלות בתכנון חומרת המצלמה
• עובד עם כל הממשקים העיקריים (USB, GigE, CameraLink וכו')
• קל להפקה מזמן המערכת בתוכנה
• מתאים היטב לפיתוח מהיר, ניפוי שגיאות ורישום רישום
• עלות אינטגרציה נמוכה ותאימות גבוהה
מגבלות - לא מתאים לתזמון מדויק
חותמות זמן של תוכנה מושפעות מכל שרשרת העברת הנתונים:
מצלמה ← ממשק (USB/GigE/CXP) ← מנהל התקן מארח ← תזמון מערכת הפעלה ← יישום
כל אירוע של עיכוב, אחסון במאגר נתונים או תזמון של המעבד עלול לגרום לשגיאה לא דטרמיניסטית ברמת ms.
ככל שקצב הפריימים עולה על ~50 פריימים לשנייה, שינויים אלה גדלים במהירות ויכולים לפגוע קשות באמינות חותמות הזמן.
מקרי שימוש אופייניים (<30 פריימים לשנייה (צילום במהירות נמוכה)
| תרחיש יישום | תפקיד חותמת הזמן של התוכנה |
מצלמות מומלצות
|
| מיקרוסקופיה ביולוגית (הדמיית רקמות/פלואורסצנציה שגרתית) | ניהול נתונים, מיון מסגרות, יישור בתוכנת ניתוח |
|
| מיקרוסקופיה תעשייתית (בדיקת חומרים / מטלוגרפיה) | תומך במעקב אחר קבוצות, מעקב אחר תמונות ורישום בסיסי של בקרת איכות |
2. חותמות זמן של חומרה
חותמות זמן חומרתיות נוצרות בתוך FPGA או מעגל תזמון של המצלמה ברגע המדויק של תחילת החשיפה או סיום החשיפה. הן מייצגות את זמן הרכישה הפיזי האמיתי, שאינו מושפע משידור או השהיית מערכת ההפעלה.
יתרונות - דיוק גבוה ותזמון דטרמיניסטי
חותמות זמן של חומרה מציעות:
• דיוק של מיקרו-שנייה (µs) עד תת-מיקרו-שנייה
• אפס תלות בתזמון העברת הנתונים
• יציאות יציבות, ניתנות לחזרה וללא ריצוד
• התאמה של 1:1 עם תזמון החשיפה בפועל של החיישן
זה הופך אותם לחיוניים להדמיה במהירות גבוהה, ניסויים מסונכרנים ומדידות קריטיות בזמן.
מגבלות - תלוי בחומרה ובעיצוב
חותמות זמן של חומרה דורשות:
• לוגיקת תזמון מדויקת ב-FPGA/ASIC
• אוסצילטורים בעלי יציבות גבוהה (TCXO/OCXO)
• תזמון מדויק של חשיפה ופיצוי על השהייה
• קידוד זרם נתונים מסונכרן
• עקביות עם פורמטי ניתוח SDK/מנהלי התקנים
מכיוון שהיישומים משתנים בין יצרנים שונים, אינטגרציה חוצת מערכות עשויה לדרוש כיול נוסף או סקירת תיעוד.
עלות הפיתוח והמורכבות שלה גבוהות יותר מחותמות הזמן של תוכנה.
יישומים אופייניים במהירות גבוהה (>50 פריימים לשנייה)
| יישומים | כיצד חותמות זמן של חומרה עוזרות | מצלמות מומלצות |
| מדעי החיים(הדמיה במהירות גבוהה של סידן או מתח) | רושם זמני חשיפה אמיתיים; מסנכרן לייזרים דרך Trigger Out |
|
| מדעי הפיזיקה(לכידת תנועה במהירות גבוהה) | מספק תזמון מוחלט ברמת מיקרו-שניות לשחזור מסלול מדויק | |
| בדיקת מוליכים למחצה (בדיקת פרוסות ופאנלים) | סנכרון מצלמה מבוסס חותמת זמן; מאפשר מיפוי זמן-מיקום מבוסס מקודד | |
| שילוב מכשירים(מצלמה + לייזר + במה ממונעת) | משמש כנקודת ייחוס זמן מוחלטת כלל-מערכתית; מאפשר תיאום ברמת מיקרו-שניות |
