25/07/29Në fushat e imazherisë me rendiment të lartë të biolumineshencës dhe zbulimit industrial me shpejtësi të lartë në dritë të ulët, arritja e ekuilibrit optimal midis shpejtësisë së imazherisë dhe ndjeshmërisë ka qenë prej kohësh një pengesë kryesore që kufizon progresin teknologjik. Zgjidhjet tradicionale të imazherisë lineare ose me vargje zonale shpesh përballen me kompromise të vështira, duke e bërë të vështirë ruajtjen si të efikasitetit të zbulimit ashtu edhe të performancës së sistemit. Si rezultat, përmirësimet industriale janë kufizuar ndjeshëm.
Futja e teknologjisë TDI-sCMOS me ndriçim prapa po fillon t'i adresojë këto kufizime. Kjo teknologji inovative jo vetëm që adreson kufizimet fizike të imazherisë me shpejtësi të lartë në kushte me dritë të ulët, por gjithashtu zgjeron zbatimet e saj përtej shkencave të jetës në sektorë të përparuar industrialë, siç janë inspektimi i gjysmëpërçuesve dhe prodhimi preciz. Me këto zhvillime, TDI-sCMOS po bëhet gjithnjë e më e rëndësishme në aplikimet moderne të imazherisë industriale.
Ky artikull përshkruan parimet kryesore që fshihen pas imazherisë TDI, gjurmon evolucionin e saj dhe diskuton rolin e saj në rritje në sistemet industriale.
Kuptimi i Parimeve të TDI: Një Përparim në Imazherinë Dinamike
Integrimi i Vonesës në Kohë (TDI) është një teknologji e marrjes së imazheve bazuar në parimin e skanimit të vijave që ofron dy karakteristika të rëndësishme teknike:
Blerja Dinamike Sinkrone
Ndryshe nga kamerat tradicionale të zonës që funksionojnë në një cikël "ndalo-shkro-lëviz", sensorët TDI ekspozojnë vazhdimisht imazhe ndërsa janë në lëvizje. Ndërsa mostra lëviz nëpër fushën e shikimit, sensori TDI sinkronizon lëvizjen e kolonave të pikselëve me shpejtësinë e objektit. Ky sinkronizim mundëson ekspozim të vazhdueshëm dhe akumulim dinamik të ngarkesës së të njëjtit objekt me kalimin e kohës, duke lejuar imazhe efikase edhe në shpejtësi të larta.
Demonstrim i Imazheve TDI: Lëvizja e Koordinuar e Mostrës dhe Integrimi i Ngarkesës
Akumulimi i Domainit të Ngarkuar
Çdo kolonë pikseli e shndërron dritën hyrëse në ngarkesë elektrike, e cila më pas përpunohet përmes fazave të shumëfishta të leximit të mostrave. Ky proces i vazhdueshëm akumulimi e rrit në mënyrë efektive sinjalin e dobët me një faktor N, ku N përfaqëson numrin e niveleve të integrimit, duke përmirësuar raportin sinjal-zhurmë (SNR) në kushte të kufizuara ndriçimi.
Ilustrim i Cilësisë së Imazhit në Faza të Ndryshme TDI
Evolucioni i Teknologjisë TDI: Nga CCD në sCMOS me ndriçim të pasmë
Sensorët TDI u ndërtuan fillimisht në platforma CCD ose CMOS me ndriçim të përparmë, por të dy arkitekturat kishin kufizime kur aplikoheshin në imazhe të shpejta dhe me dritë të ulët.
TDI-CCD
Sensorët TDI-CCD me ndriçim të pasmë mund të arrijnë efikasitet kuantik (QE) afër 90%. Megjithatë, arkitektura e tyre e leximit serial kufizon shpejtësinë e imazhit - shpejtësitë e linjës zakonisht mbeten nën 100 kHz, me sensorë me rezolucion 2K që funksionojnë në rreth 50 kHz.
TDI-CMOS me ndriçim përpara
Sensorët TDI-CMOS me ndriçim përpara ofrojnë shpejtësi më të larta leximi, me shpejtësi të linjës me rezolucion 8K që arrijnë deri në 400 kHz. Megjithatë, faktorët strukturorë kufizojnë QE-në e tyre, veçanërisht në diapazonin më të shkurtër të gjatësisë së valës, duke e mbajtur shpesh atë nën 60%.
Një përparim i dukshëm erdhi në vitin 2020 me publikimin e Tucsen's.Kamera Dhyana 9KTDI sCMOS, një kamerë TDI-sCMOS me ndriçim nga prapa. Shënon një hap të rëndësishëm në kombinimin e ndjeshmërisë së lartë me performancën TDI me shpejtësi të lartë:
-
Efikasitet Kuantik: QE maksimale 82% - afërsisht 40% më e lartë se sensorët konvencionalë TDI-CMOS me ndriçim të përparmë, duke e bërë ideal për imazhe në dritë të ulët.
-
Shpejtësia e linjës: 510 kHz me rezolucion 9K, që përkthehet në një rendiment të dhënash prej 4.59 gigapikselësh për sekondë.
Kjo teknologji u aplikua për herë të parë në skanimin fluoreshent me rendiment të lartë, ku kamera kapi një imazh 2 gigapiksel të një mostre fluoreshente 30 mm × 17 mm në 10.1 sekonda në kushte të optimizuara të sistemit, duke demonstruar përfitime të konsiderueshme në shpejtësinë e imazhit dhe besnikërinë e detajeve krahasuar me sistemet konvencionale të skanimit të zonës.
ImazhDhyana 9KTDI me skenë të motorizuar Zaber MVR
ObjektiviKoha e marrjes: 10X Koha e ekspozimit: 3.6ms
Madhësia e imazhit: 30 mm x 17 mm 58,000 x 34,160 piksel
Avantazhet kryesore të teknologjisë TDI
Ndjeshmëri e Lartë
Sensorët TDI grumbullojnë sinjale gjatë ekspozimeve të shumëfishta, duke përmirësuar performancën në dritë të ulët. Me sensorët TDI-sCMOS me ndriçim nga prapa, efikasiteti kuantik mbi 80% është i arritshëm, gjë që mbështet detyra të vështira si imazhet me fluoreshencë dhe inspektimi në fushë të errët.
Performancë me shpejtësi të lartë
Sensorët TDI janë projektuar për imazhe me rendiment të lartë, duke kapur objekte që lëvizin shpejt me qartësi të shkëlqyer. Duke sinkronizuar leximin e pikselëve me lëvizjen e objektit, TDI praktikisht eliminon turbullirën e lëvizjes dhe mbështet inspektimin me anë të transportuesit, skanimin në kohë reale dhe skenarë të tjerë me rendiment të lartë.
Raporti i përmirësuar i sinjalit ndaj zhurmës (SNR)
Duke integruar sinjalet nëpër faza të shumëfishta, sensorët TDI mund të prodhojnë imazhe me cilësi më të lartë me më pak ndriçim, duke zvogëluar rreziqet e fotozbardhjes në mostrat biologjike dhe duke minimizuar stresin termik në materialet e ndjeshme.
Ndjeshmëri e reduktuar ndaj ndërhyrjeve të ambientit
Ndryshe nga sistemet e skanimit të zonës, sensorët TDI ndikohen më pak nga drita e ambientit ose reflektimet për shkak të ekspozimit të tyre të sinkronizuar rresht pas rreshti, duke i bërë ata më të qëndrueshëm në mjedise komplekse industriale.
Shembull Aplikimi: Inspektimi i Napolit të Pllakave
Në sektorin e gjysmëpërçuesve, kamerat sCMOS me skanim të zonës përdoren zakonisht për zbulimin në dritë të ulët për shkak të shpejtësisë dhe ndjeshmërisë së tyre. Megjithatë, këto sisteme mund të kenë disavantazhe:
-
Fushëpamje e kufizuar: Duhet të qepen disa kuadro së bashku, duke rezultuar në procese që kërkojnë kohë.
-
Skanim më i ngadaltë: Çdo skanim kërkon pritje që situata të qetësohet përpara se të kapet imazhi tjetër.
-
Artefakte të Qepjes: Boshllëqet dhe mospërputhjet e imazheve ndikojnë në cilësinë e skanimit.
Imazheria TDI ndihmon në adresimin e këtyre sfidave:
-
Skanim i Vazhdueshëm: TDI mbështet skanime të mëdha dhe të pandërprera pa pasur nevojë për qepje të kornizave.
-
Marrje më e shpejtë: Shpejtësi të larta të linjës (deri në 1 MHz) eliminojnë vonesat midis kapjeve.
-
Përmirësim i Uniformitetit të Imazhit: Metoda e skanimit të vijave të TDI minimizon shtrembërimin e perspektivës dhe siguron saktësi gjeometrike në të gjithë skanimin.
Skanimi i Zonës TDI VS
IlustrimTDI mundëson një proces blerjeje më të vazhdueshëm dhe të qetë
Kamera sCMOS Gemini 8KTDI e Tucsen ka qenë efektive në inspektimin e thellë të pllakave ultravjollcë. Sipas testimeve të brendshme të Tucsen, kamera arrin QE 63.9% në 266 nm dhe ruan stabilitetin e temperaturës së çipit në 0°C gjatë përdorimit të zgjatur - e rëndësishme për aplikimet e ndjeshme ndaj rrezeve UV.
Zgjerimi i Përdorimit: Nga Imazheria e Specializuar te Integrimi i Sistemit
TDI nuk kufizohet më vetëm në aplikacione specifike ose testime referuese. Fokusi është zhvendosur drejt integrimit praktik në sistemet industriale.
Seria Gemini TDI e Tucsen ofron dy lloje zgjidhjesh:
1. Modelet kryesoreI projektuar për raste përdorimi të avancuara si inspektimi i pllakës së përparme dhe zbulimi i defekteve UV. Këto modele i japin përparësi ndjeshmërisë së lartë, stabilitetit dhe rendimentit.
2. Variante kompakteMë të vogla, të ftohura me ajër dhe me fuqi më të ulët - më të përshtatshme për sistemet e integruara. Këto modele përfshijnë ndërfaqe me shpejtësi të lartë CXP (CoaXPress) për integrim të efektshëm.
Nga imazhet me rendiment të lartë në shkencat e jetës deri te inspektimi preciz i gjysmëpërçuesve, TDI-sCMOS me ndriçim prapa po luan një rol gjithnjë e më të rëndësishëm në përmirësimin e rrjedhave të punës së imazherisë.
Pyetje të shpeshta
P1: Si funksionon TDI?
TDI sinkronizon transferimin e ngarkesës nëpër rreshtat e pikselëve me lëvizjen e objektit. Ndërsa objekti lëviz, çdo rresht grumbullon një ekspozim tjetër, duke rritur ndjeshmërinë, veçanërisht në aplikacionet me dritë të ulët dhe shpejtësi të lartë.
P2: Ku mund të përdoret teknologjia TDI?
TDI është ideal për inspektimin e gjysmëpërçuesve, skanimin me fluoreshencë, inspektimin e PCB-së dhe aplikacione të tjera të imazherisë me rezolucion të lartë dhe shpejtësi të lartë ku turbullira e lëvizjes dhe ndriçimi i ulët janë shqetësime.
P3: Çfarë duhet të marr në konsideratë kur zgjedh një kamerë TDI për aplikime industriale?
Kur zgjidhni një aparat fotografik TDI, faktorë të rëndësishëm përfshijnë shpejtësinë e linjës, efikasitetin kuantik, rezolucionin, përgjigjen spektrale (veçanërisht për aplikimet UV ose NIR) dhe stabilitetin termik.
Për një shpjegim të hollësishëm se si të llogaritet shkalla e linjës, referojuni artikullit tonë:
Seria TDI – Si të Llogaritni Frekuencën e Linjës së Kamerës
Tucsen Photonics Co., Ltd. Të gjitha të drejtat e rezervuara. Kur citoni, ju lutemi përmendni burimin:www.tucsen.com
