25/07/29Bioluminesans yuqori o'tkazuvchanlik tasviri va sanoat yuqori tezlikda past yorug'likni aniqlash sohalarida tasvirlash tezligi va sezgirlik o'rtasidagi optimal muvozanatga erishish uzoq vaqtdan beri texnologik taraqqiyotni cheklovchi asosiy muammo bo'lib kelgan. An'anaviy chiziqli yoki hududiy massiv tasvirlash echimlari ko'pincha qiyin kelishuvlarga duch keladi, bu esa aniqlash samaradorligini va tizim ish faoliyatini saqlab qolishni qiyinlashtiradi. Natijada sanoatni yangilash sezilarli darajada cheklandi.
Orqadan yoritilgan TDI-sCMOS texnologiyasini joriy etish ushbu cheklovlarni bartaraf etishga kirishmoqda. Ushbu innovatsion texnologiya nafaqat yorug'lik kam bo'lgan sharoitlarda yuqori tezlikda tasvirlashning jismoniy cheklovlarini ko'rib chiqadi, balki uning qo'llanilishini hayot haqidagi fanlardan tashqari, yarimo'tkazgichlarni tekshirish va aniq ishlab chiqarish kabi ilg'or sanoat tarmoqlariga ham kengaytiradi. Ushbu ishlanmalar bilan TDI-sCMOS zamonaviy sanoat tasvirlash ilovalarida tobora dolzarb bo'lib bormoqda.
Ushbu maqola TDI tasvirlashning asosiy tamoyillarini bayon qiladi, uning evolyutsiyasini kuzatadi va sanoat tizimlarida o'sib borayotgan rolini muhokama qiladi.
TDI tamoyillarini tushunish: dinamik tasvirlashda yutuq
Vaqtni kechiktirish integratsiyasi (TDI) - bu ikkita muhim texnik xususiyatni taklif qiluvchi chiziqli skanerlash printsipiga asoslangan tasvirni olish texnologiyasi:
Sinxron dinamik egallash
“To‘xtash – tortishish – harakat” siklida ishlaydigan an’anaviy kameralardan farqli o‘laroq, TDI sensorlari harakat paytida tasvirlarni doimiy ravishda namoyish etadi. Namuna ko'rish maydoni bo'ylab harakatlanayotganda, TDI sensori piksel ustunlari harakatini ob'ekt tezligi bilan sinxronlashtiradi. Ushbu sinxronizatsiya bir xil ob'ektning vaqt o'tishi bilan doimiy ta'sir qilish va dinamik zaryad to'planishini ta'minlaydi, hatto yuqori tezlikda ham samarali tasvirga olish imkonini beradi.
TDI tasvirini namoyish qilish: muvofiqlashtirilgan namuna harakati va zaryad integratsiyasi
Domenni to'plash
Har bir piksel ustuni kiruvchi yorug'likni elektr zaryadiga aylantiradi, keyinchalik u bir nechta namuna olish o'qish bosqichlarida qayta ishlanadi. Ushbu uzluksiz to'planish jarayoni zaif signalni N faktoriga samarali oshiradi, bu erda N integratsiya darajalari sonini ifodalaydi, cheklangan yorug'lik sharoitida signal-shovqin nisbatini (SNR) yaxshilaydi.
Turli TDI bosqichlarida tasvir sifati tasviri
TDI texnologiyasining evolyutsiyasi: CCDdan orqa yoritilgan sCMOSgacha
TDI sensorlari dastlab CCD yoki old yoritilgan CMOS platformalarida qurilgan, biroq ikkala arxitekturada ham tez va kam yorugʻlikdagi tasvirga nisbatan cheklovlar mavjud edi.
TDI-CCD
Orqa yoritilgan TDI-CCD sensorlari 90% ga yaqin kvant samaradorligiga (QE) erishishi mumkin. Biroq, ularning ketma-ket o'qish arxitekturasi tasvirlash tezligini cheklaydi - chiziq tezligi odatda 100 kHz dan past bo'lib qoladi, 2K o'lchamli sensorlar taxminan 50 kHz da ishlaydi.
Old tomondan yoritilgan TDI-CMOS
Old tomondan yoritilgan TDI-CMOS datchiklari 400 kHz gacha bo'lgan 8K pikselli chiziq tezligi bilan tezroq o'qish tezligini taklif qiladi. Biroq, strukturaviy omillar ularning QE ni cheklaydi, ayniqsa qisqaroq to'lqin uzunligi diapazonida, ko'pincha uni 60% dan past ushlab turadi.
2020 yilda Tucsen's-ning chiqarilishi bilan sezilarli muvaffaqiyatga erishildiDhyana 9KTDI sCMOS kamera, orqadan yoritilgan TDI-sCMOS kamera. Bu yuqori sezgirlikni yuqori tezlikdagi TDI ishlashi bilan birlashtirishda sezilarli sakrashni ko'rsatadi:
-
Kvant samaradorligi: 82% eng yuqori QE - an'anaviy old tomondan yoritilgan TDI-CMOS datchiklariga qaraganda taxminan 40% yuqori, bu uni kam yorug'likda tasvirlash uchun ideal qiladi.
-
Chiziq tezligi: 9K ruxsatda 510 kHz, ma'lumotlar uzatish tezligi soniyasiga 4,59 gigapiksel.
Bu texnologiya birinchi boʻlib yuqori oʻtkazuvchanlikdagi lyuminestsent skanerlashda qoʻllanildi, bunda kamera optimallashtirilgan tizim sharoitida 10,1 soniyada 30 mm × 17 mm oʻlchamdagi lyuminestsent namunaning 2 gigapikselli tasvirini oldi, bu anʼanaviy hududni skanerlash tizimlariga nisbatan tasvirlash tezligi va detallarning aniqligida sezilarli yutuqlarni koʻrsatdi.
Rasm: Zaber MVR motorli sahnali Dhyana 9KTDI
Maqsad: 10X Qabul qilish vaqti: 10,1 s Ekspozitsiya vaqti: 3,6 ms
Rasm hajmi: 30mm x 17mm 58.000 x 34.160 piksel
TDI texnologiyasining asosiy afzalliklari
Yuqori sezuvchanlik
TDI datchiklari bir nechta ta'sir qilishda signallarni to'playdi va kam yorug'lik ish faoliyatini yaxshilaydi. Orqadan yoritilgan TDI-sCMOS sensorlari yordamida 80% dan yuqori kvant samaradorligiga erishish mumkin, bu floresan tasvirlash va qorong'u maydonni tekshirish kabi qiyin vazifalarni qo'llab-quvvatlaydi.
Yuqori tezlikda ishlash
TDI datchiklari tez harakatlanuvchi ob'ektlarni mukammal tiniqlik bilan suratga olish qobiliyati yuqori bo'lgan tasvirlash uchun mo'ljallangan. Pikselni o'qishni ob'ekt harakati bilan sinxronlash orqali TDI harakatning xiralashishini deyarli yo'q qiladi va konveyerga asoslangan tekshirish, real vaqtda skanerlash va boshqa yuqori o'tkazuvchanlik stsenariylarini qo'llab-quvvatlaydi.
Yaxshilangan signal-shovqin nisbati (SNR)
Signallarni bir necha bosqichda birlashtirgan holda, TDI sensorlari kamroq yorug'lik bilan yuqori sifatli tasvirlarni ishlab chiqarishi mumkin, biologik namunalardagi fotosuratlarni oqartirish xavfini kamaytiradi va sezgir materiallarda termal stressni minimallashtiradi.
Atrof muhit aralashuviga nisbatan sezuvchanlikning kamayishi
Hududni skanerlash tizimlaridan farqli o'laroq, TDI sensorlari o'zlarining sinxronlashtirilgan chiziqli ta'sir qilishlari tufayli atrof-muhit yorug'ligi yoki aks ettirishdan kamroq ta'sirlanadi, bu ularni murakkab sanoat muhitida yanada mustahkam qiladi.
Ilovaga misol: gofret tekshiruvi
Yarimo'tkazgichlar sohasida tezlik va sezgirlik tufayli kam yorug'likni aniqlash uchun hududni skanerlash sCMOS kameralari odatda ishlatilgan. Biroq, bunday tizimlarning kamchiliklari bo'lishi mumkin:
-
Cheklangan ko'rish maydoni: Bir nechta ramkalarni bir-biriga yopishtirish kerak, natijada ko'p vaqt talab etiladi.
-
Sekinroq skanerlash: Har bir skanerlash keyingi rasmni olishdan oldin sahnaning joylashishini kutishni talab qiladi.
-
Tikuvchi artefaktlar: Tasvirdagi bo'shliqlar va nomuvofiqliklar skanerlash sifatiga ta'sir qiladi.
TDI tasviri quyidagi muammolarni hal qilishga yordam beradi:
-
Uzluksiz skanerlash: TDI katta hajmli, uzluksiz skanerlashni qo'llab-quvvatlaydi, ramka tikish kerak emas.
-
Tezroq olish: Yuqori chiziq tezligi (1 MGts gacha) suratga olish orasidagi kechikishlarni bartaraf qiladi.
-
Tasvirning bir xilligi yaxshilandi: TDI ning chiziqli skanerlash usuli perspektiv buzilishlarni kamaytiradi va butun skanerlashda geometrik aniqlikni ta'minlaydi.
TDI VS hududini skanerlash
Tasvir: TDI yanada uzluksiz va silliq olish jarayonini ta'minlaydi
Tucsen's Gemini 8KTDI sCMOS kamerasi chuqur ultrabinafsha gofretni tekshirishda samarali bo'ldi. Tucsenning ichki sinovlariga ko'ra, kamera 266 nm da 63,9% QE ga erishadi va uzoq vaqt davomida foydalanish paytida 0 ° C da chip harorati barqarorligini saqlaydi - UV sezgir ilovalar uchun muhim.
Foydalanishni kengaytirish: maxsus tasvirlashdan tizim integratsiyasigacha
TDI endi niche ilovalari yoki benchmark testlari bilan cheklanmaydi. Asosiy e'tibor sanoat tizimlariga amaliy integratsiyalashuvga qaratildi.
Tucsenning Gemini TDI seriyasi ikki turdagi echimlarni taklif qiladi:
1. Flagship modellari: Old tomondan gofretni tekshirish va UV nuqsonlarini aniqlash kabi ilg'or foydalanish holatlari uchun mo'ljallangan. Ushbu modellar yuqori sezuvchanlik, barqarorlik va o'tkazish qobiliyatiga ustunlik beradi.
2. Kompakt variantlar: Kichikroq, havo sovutgichli va quvvati pastroq — oʻrnatilgan tizimlar uchun koʻproq mos keladi. Ushbu modellar soddalashtirilgan integratsiya uchun CXP (CoaXPress) yuqori tezlikdagi interfeyslarni o'z ichiga oladi.
Hayotiy fanlardagi yuqori samarali tasvirlashdan yarimo'tkazgichlarni aniq tekshirishgacha orqadan yoritilgan TDI-sCMOS tasvirlash ish oqimlarini yaxshilashda tobora muhim rol o'ynamoqda.
Tez-tez so'raladigan savollar
1-savol: TDI qanday ishlaydi?
TDI ob'ekt harakati bilan piksel qatorlari bo'ylab zaryad o'tkazishni sinxronlashtiradi. Ob'ekt harakatlanayotganda, har bir qatorda yana bir ta'sir to'planib, sezgirlikni oshiradi, ayniqsa kam yorug'lik va yuqori tezlikdagi ilovalarda.
2-savol: TDI texnologiyasi qayerda ishlatilishi mumkin?
TDI yarimo'tkazgichlarni tekshirish, lyuminestsent skanerlash, tenglikni tekshirish va boshqa yuqori aniqlikdagi, yuqori tezlikda tasvirlash ilovalari uchun ideal, bu erda harakatning xiralashishi va past yorug'lik tashvishlanadi.
3-savol: Sanoat ilovalari uchun TDI kamerasini tanlashda nimani e'tiborga olishim kerak?
TDI kamerasini tanlashda muhim omillar qatoriga chiziq tezligi, kvant samaradorligi, ruxsat, spektral javob (ayniqsa, UV yoki NIR ilovalari uchun) va termal barqarorlik kiradi.
Chiziq stavkasini qanday hisoblash haqida batafsil tushuntirish uchun bizning maqolamizga qarang:
TDI seriyasi - Kameraning chiziq chastotasini qanday hisoblash mumkin
Tucsen Photonics Co., Ltd. Barcha huquqlar himoyalangan. Iqtibos keltirayotganda manbani ko'rsating:www.tucsen.com
