2022/06/21Inom modern vetenskaplig avbildning och industriell inspektion är tid inte längre en sekundär attribut – det är en grundläggande dimension av hur experiment genomförs, hur enheter koordineras och hur data tolkas.
En tidsstämpel avgör när varje bildruta tas, vilket formar allt från experimentets reproducerbarhet till synkronisering mellan flera enheter och giltigheten av nedströmsanalyser.
Huruvida en kamera kan leverera högprecision, låg-jitter och deterministiska tidsstämplar är nu en viktig indikator på dess professionella kapacitet.
01 | Vad är en tidsstämpel?
En tidsstämpel är en digital markör som registrerarfaktisk inspelningstidför varje bildruta. Beroende på systemet kan dess precision variera från sekunder ner till millisekunder, mikrosekunder eller till och med nanosekunder.
Vanliga tidsstämpelformat
| Typ | Exempelformat | Beskrivning |
| UNIX-tidsstämpel (numerisk) | 1733558400 (sekunder) / 1733558400123 (ms) | Tid som förflutit sedan 1970-01-01 UTC |
| ISO 8601 (läsbart format) | 2025-12-07T12:30:45Z / +08:00 | Standarddatum, tid och tidszon |
| Inbäddad tidsstämpelöverlagring | 2025/12/07 12:30:45 | Mänskligt synlig tidsstämpel på själva bilden |
Exempelfiler för tidsstämplar för Tucsen-kamera
02 | Programvarutidsstämplar kontra hårdvarutidsstämplar
Programvarubaserade tidsstämplar genereras efter att datorn tar emot bilddata, medan hårdvarubaserade tidsstämplar genereras inuti kameran vid den exakta exponeringshändelsen.
Skillnaden mellan de två kan avsevärt påverka tidsnoggrannheten, synkroniseringens tillförlitlighet och integriteten hos dynamiska mätningar.
1. Programvarutidsstämplar
Programvarans tidsstämplar produceras av datorns drivrutin eller program när bilden redan har anlänt till värden. De återspeglar datans ankomsttid, inte exponeringstiden.
Fördelar — Universell och enkel att implementera
• Oberoende av kamerans hårdvarudesign
• Fungerar med alla större gränssnitt (USB, GigE, CameraLink, etc.)
• Lätt att generera från systemtid i programvara
• Väl lämpad för snabb utveckling, felsökning och loggning
• Låg integrationskostnad och hög kompatibilitet
Begränsningar — Ej lämplig för precisionstidtagning
Programvarans tidsstämplar påverkas av hela dataöverföringskedjan:
Kamera → Gränssnitt (USB/GigE/CXP) → Värddrivrutin → OS-schemaläggning → Applikation
Alla fördröjningar, buffringar eller CPU-schemaläggningshändelser kan introducera icke-deterministiska fel på ms-nivå.
När bildfrekvensen ökar över ~50 fps växer dessa variationer snabbt och kan allvarligt undergräva tidsstämplarnas tillförlitlighet.
Typiska användningsfall (<30 fps låghastighetsavbildning)
| Applikationsscenario | Rollen av programvarans tidsstämpel |
Rekommenderade kameror
|
| Biologisk mikroskopi (rutinmässig fluorescens-/vävnadsavbildning) | Datahantering, bildsortering, justering i analysprogramvara |
|
| Industriell mikroskopi (materialinspektion / metallografi) | Stöder batchspårning, bildspårbarhet och grundläggande QC-loggning |
2. Tidsstämplar för hårdvara
Hårdvarutidsstämplar genereras inuti kamerans FPGA eller tidskretsar vid den exakta start- eller slutögonblicket för exponeringen. De representerar den verkliga fysiska förvärvstiden, opåverkad av överförings- eller operativsystemlatens.
Fördelar — Hög precision och deterministisk timing
Hårdvarutidsstämplar erbjuder:
• Noggrannhet från mikrosekund (µs) till submikrosekund
• Noll beroende av dataöverföringstidpunkten
• Stabila, repeterbara, jitterfria utgångar
• 1:1-korrespondens med faktisk sensorexponeringstid
Detta gör dem viktiga för höghastighetsavbildning, synkroniserade experiment och tidskritiska mätningar.
Begränsningar — Beroende på hårdvara och design
Hårdvarutidsstämplar kräver:
• Precisionstiminglogik i FPGA/ASIC
• Högstabilitetsoscillatorer (TCXO/OCXO)
• Noggrann exponeringstid och fördröjningskompensation
• Synkroniserad dataströmskodning
• Konsekvens med SDK/drivrutinsparsningsformat
Eftersom implementeringar varierar mellan tillverkare kan systemövergripande integration kräva ytterligare kalibrering eller dokumentationsgranskning.
Utvecklingskostnader och komplexitet är högre än tidsstämplar för programvara.
Typiska höghastighetsapplikationer (>50 fps)
| Applikationer | Hur hårdvarutidsstämplar hjälper | Rekommenderade kameror |
| Livsvetenskap(höghastighetsavbildning av kalcium eller spänning) | Registrerar verkliga exponeringstider; synkroniserar lasrar via Trigger Out |
|
| Fysik(rörelseinspelning i hög hastighet) | Ger absolut timing på µs-nivå för noggrann rekonstruktion av banor | |
| Halvledarinspektion (inspektion av skivor och paneler) | Tidsstämpelbaserad kamerasynkronisering; möjliggör kodarebaserad tid-positionsmappning | |
| Instrumentintegration(kamera + laser + motoriserad scen) | Fungerar som en systemomfattande absolut tidsreferens; möjliggör koordinering på µs-nivå |
