horloge à retard et intégration

Une horloge à délai temporel et intégration (TDI) est un signal de synchronisation qui synchronise la lecture d'un capteur d'image linéaire lorsqu'il se déplace sur une scène ou lorsqu'une scène se déplace devant le capteur. Les impulsions d'horloge correspondent à la vitesse du mouvement relatif entre le capteur et la cible, permettant au réseau de pixels du capteur d'accumuler la charge de la même zone au sol sur plusieurs cycles d'exposition. Cela crée une longue exposition synthétique sans que le capteur ne reste inactif, multipliant efficacement la force du signal tout en rejetant le flou de mouvement.

Les capteurs TDI contiennent plusieurs rangées de photodiodes disposées en série dans la direction du mouvement. Lorsqu'un objet ou un convoyeur se déplace, l'horloge TDI déplace la charge verticalement de rangée en rangée en synchronisation avec le déplacement de l'objet. Chaque pixel du capteur lit la lumière du même point physique plusieurs fois à mesure que ce point passe le long des rangées. Un capteur avec 256 rangées, par exemple, intègre 256 fois plus longtemps qu'un capteur à une seule rangée fonctionnant au même débit de ligne, augmentant considérablement le rapport signal/bruit sans augmenter le temps d'exposition par image.

Couplage temporel et de mouvement

La fréquence ou la période de l'horloge TDI doit suivre le mouvement réel de l'objet imagé. Si l'horloge tourne trop vite, les paquets de charge se déplacent en avance sur la scène en mouvement ; si elle est trop lente, ils sont en retard et le bénéfice de l'intégration se transforme en flou. Les applications industrielles comme la lecture de codes-barres sur un tapis roulant, l'inspection automatisée de surfaces et la numérisation de documents utilisent le retour d'information d'un encodeur ou une vitesse calculée pour régler la fréquence de l'horloge en temps réel. Les vitesses typiques varient du kilohertz au mégahertz selon la vélocité de l'objet et la géométrie du capteur.

Les modes de défaillance incluent le décalage d'horloge (lorsque les fronts montants et descendants arrivent à des moments différents sur le circuit intégré), ce qui provoque l'étalement des paquets de charge sur les rangées, et le déphasage avec le mouvement, ce qui détruit la synchronisation et produit des images striées ou doublées. L'horloge TDI doit également maintenir une faible gigue, typiquement de l'ordre de la nanoseconde, pour éviter la dégradation du signal dans les applications à gain élevé.

Le terme « délai temporel » fait référence au décalage incrémentiel du stockage de charge à mesure que l'horloge avance, tandis que « intégration » décrit l'accumulation cumulative de charge. Ensemble, ils décrivent une technique de balayage qui échange la résolution temporelle contre l'amplitude du signal, la rendant inestimable en vision industrielle où la vitesse et la sensibilité doivent être élevées mais où le contraste de la scène ou l'éclairage est faible.