滨松sCMOS相机的外触发(Trigger)和同步功效的基本先容
| 1. 基本看法先容
1.1. Rolling Shutter(卷帘曝光)
当今市面上主流的中高端sCMOS相机均接纳卷帘曝光(Rolling Shutter)读出形式。此读出形式与外触发和同步功效接洽严密,以是我们起首先容Rolling Shutter读出形式的基本情况。
简便的说,sCMOS面阵相机有很多行像素:相机照相时,每行像素的曝光时间是一律的,但相邻两行之间的曝光开头时间会有相对的延长。以滨松FusionBT sCMOS相机的高速形式为例,假如设置曝光时间为10 ms,那么第k行和第k+1行像素的曝光时间都是10 ms;但第k+1行像素会比第k行像素晚4.87 us开头曝光;以是,第k行像素的曝光时间范围是从0.00000 ms-10.00000 ms;而第k+1行像素的曝光时间范围是从0.00487 ms-10.00487 ms。
这种形式就称为Rolling Shutter读出形式。
1.2. 相机外触发功效干系的电平信号
实践使用中,为了让相机的照相举动和其他硬件(如电动平台)举行同步,除了经过软件下令,还可以经过电平信号(如TTL电平信号,LVCMOS电平信号等)在不同硬件之间举行相反。相机既可以吸收电平信号,也可以输入电平信号。
大略的说,电平信号有两个形态——高电安然低电平(如下图);经过上下电平变动所转达的信息,相机就可以与其他硬件举行相反。此中有些参数简介如下:
电平信号上下电平的电压差。不同相机的要求不完全相反,必要参考Instruction Manual;关于滨松sCMOS相机,寻常为3.3 V。
相机等硬件寻常会用到以下几类信号:(1)上升沿和下降沿,指的是上下电平变动时的电压渐变;(2)电平的持续时间。在External Level Trigger等形式中会用取得(参考1.4节的先容)。
1.3. External trigger mode & Trigger Output
在相机和其他硬件的同步中:相机既可以对吸收到的电平信号举行种种呼应;也可以输入种种电平信号给其他硬件。
滨松sCMOS相机均有一个端口用于吸收电平信号(如下图的EXT.TRIG.端口)。相机可以设置多种形式(External Trigger Mode),不同形式对相反一个电平信号的呼应并不一样。具体请参考”External Trigger Mode的几个基本形式“。
滨松sCMOS相机寻常有1-3个端口(如下图的TIMING端口)用于输入电平信号,我们可以为每一个输入端口设置独立的输入信号。具体可以设置的典范和参数请参考”Trigger Output的几个基本典范和参数“。
1.4. External trigger mode的几个基本形式
与External Trigger Mode相对的看法是Internal Mode。在Internal Mode中,相机只听软件的下令,软件说照相,相机就开头照相;而在External Trigger Mode中,相机先必要软件下达下令,进入”准备形态“;然后比及电平信号经过EXT.TRIG.端口输入时,相机再依据设置的External Trigger Mode举行对应的照相。打个比如,External Trigger Mode形式下的相机照相,就像时田径比赛的起跑——软件下下令可以比作裁判的”准备“标语;电平信号的输入则是”跑!“大概发令枪响。
滨松sCMOS相机的External Trigger Mode主要有如下几个基本典范(并非全部,具体型号的情况请参考对应的Instruction Manual)。
1.4.1. Start Trigger Mode. 相机吸收到电平信号的上升沿(或下降沿,取决于设置)之后,依照预设的曝光时间和照相帧数举行一连拍摄。
1.4.2. External Edge Trigger Mode. 相机每吸收到1个电平信号的上升沿(或下降沿,取决于设置),就依照预设的曝光时间拍摄1张图片。
1.4.3. External Level Trigger Mode. 相机每吸收到1个电平信号,就拍摄1张图片;曝光时间取决于电平信号的宽度。相机吸收到电平信号的上升沿(或下降沿,取决于设置)时开头曝光;吸收到同一个信号的下降沿(或上升沿,取决于设置)时,完毕本张图片的曝光。
1.4.4. Synchronous Readout Trigger Mode. 相机吸收到第1个信号的上升沿(或下降沿,取决于设置)时,第1张图像开头曝光;吸收到第2个信号的上升沿(或下降沿,取决于设置)时,第1张图像中止曝光,同时第2张图像开头曝光。以此类推。
1.5. Trigger Output的几个基本典范和参数
1.5.1. Global Exposure Timing Output. 关于同一帧图片,当一切像素都在曝光时,端口输入高电平(或低电平,取决于设置)。
1.5.2. Trigger Ready output. 当相机可以对EXT.TRIG.端口可以吸收到的信号做呼应时,端口输入高电平(或低电平,取决于设置)。举个案例,关于External Edge Trigger Mode,第1个信号来的时分,相时机依照设置的曝光时间——好比10 ms——举行曝光;但假如第2个信号在第1个信号之后5 ms到来,相机由于第1张图像没有曝光完毕,以是实践上不会对第2个信号做任何呼应;对应情况下,我们可以思索让相机输入Trigger Ready Output信号给其他硬件做参考,当且仅当相机输入Trigger Ready Output信号的时分,相机才干够呼应下一个电平信号。
1.5.3. Programmable Timing Output. 以每张图像曝光历程中的一些特定时间点作为参考点,从端口输入电平信号,可以设置电平宽度(width)和相对参考点的滞后时间(delay)。不同相机、不同照相形式可用的参考点约莫会有所区别,具体参考对应型号的Instruction Manual。下图为一款特定型号的说昭表现图,供了解。
1.5.4. High output 和 Low output. 电平信号有高电安然低电平两个形态,当端口设置为High Output大概Low Output时,端口会持续输入高电平大概低电平。
| 2. HCimage Live中的设置和使用
Hcimage Live是滨松相机的无偿软件,拥有完全的相机控制功效。下图所示为HCimage Live中External Trigger Mode和Trigger Output干系设置的地点。更多表明请参考文件《滨松Flash 4.0系列相机的Trigger和同步功效在HCimage Live中的设置》;
此文件为针对Flash 4.0系列sCMOS相机制造,但其他滨松sCMOS相机的干系形式基本一律,具体细节信息可参考Instruction Manual。
以滨松Flash 4.0 sCMOS相机为例,偏重先容在HCimage Live软件中与外触发和同步干系的各项设置,重点在于展现软件中的参数设置都在何处;局部设置的涵义在本文档中会直接分析,但关于武艺细节大概比力繁复的看法,文档将会提示干系内容在Instruction Manual中的哪些条目底下有。
| 3. 外触发和同步功效的软件二次开发简介
关于滨松sCMOS相机的软件二次开发先容和资源下载,请参考:《基于DCAMAPI的滨松探测器软件二次开发》。
关于External Trigger Mode以及Trigger Output的设置办法,请参考底下的Demo Code。
滨松sCMOS相机外触发形式设置及外触发输入端口设置的演示代码
C/C++代码。