Zaawansowane kamery z czujnikami sCMOS

Kamerę wyposażyliśmy w szereg interfejsów umożliwiających podłączenie jej do różnych systemów i urządzeń peryferyjnych. To czyni ją urządzeniem niezwykle elastycznym. Na tylnym panelu znalazły się: 

• 1 GbE (RJ45) i 10 GbE (SFP+) – porty Ethernet do szybkiego transferu danych i integracji z sieciami komputerowymi; 

• USB 3.0 i USB 2.0 – do połączeń z komputerami, urządzeniami zewnętrznymi (np. moduł GNSS) lub do zasilania akcesoriów; 

• GPIO (General Purpose Input/Output) – linie wejść/wyjść cyfrowych ogólnego przeznaczenia. Umożliwiają sterowanie urządzeniami zewnętrznymi, odbiór sygnałów wyzwalających, a także generowanie sygnałów synchronizacyjnych. Pozwalają na integrację z systemami automatyki, przesyłanie informacji o stanie kamery do innych modułów, implementację niestandardowych funkcji sterujących oraz obsługę sygnałów czasowych i bezpieczeństwa w systemach pomiarowych i laboratoryjnych. 

• PPS (Pulse per Second) – wejście synchronizacji czasu, obsługiwane m.in. przez niektóre moduły GNSS 

Dzięki tym interfejsom nasza kamera może pracować całkowicie autonomicznie, być sterowana zdalnie oraz integrowana w bardziej rozbudowane systemy pomiarowe i sterujące. 

Tak, nasza kamera umożliwia definiowanie regionu zainteresowania (ROI – Region of Interest). Z poziomu interfejsu użytkownika można określić obszar sensora, z którego mają być odczytywane dane, co pozwala na przyspieszenie zbierania obrazów (i tym samym uzyskanie znacznie większej liczby klatek na sekundę niż w trybie pełnoklatkowym), zmniejszenie objętości danych do przetwarzania oraz skupienie się tylko na interesujących fragmentach pola widzenia.  

Kamerę obsługuje się dzięki intuicyjnemu interfejsowi użytkownika, który jest dostępny poprzez przeglądarkę WWW. Umożliwia to łatwą konfigurację i monitoring urządzenia z dowolnego komputera w sieci. Dodatkowo kamera obsługuje REST API, dzięki czemu możliwa jest automatyzacja zadań, integracja z istniejącymi systemami sterowania oraz zdalne sterowanie funkcjami kamery przez oprogramowanie zewnetrzne. 

Nasza kamera świetnie sprawdza się przy bardzo długich ekspozycjach – w trakcie testów nie zarejestrowaliśmy żadnych problemów ze stabilnością pracy. Aktualna implementacja umożliwia czasy ekspozycji przekraczające 100 000 sekund, co stanowi wartość teoretyczną wynikającą wyłącznie z implementacji oprogramowania sterującego, a nie z samej konstrukcji kamery. 

Częściowo jest to możliwe. Dostępna jest np. opcja stackowania kilku klatek obrazu (czyli nakładania wielu zdjęć tej samej sceny, aby poprawić jakość końcowego obrazu). Do implementacji innych algorytmów w FPGA potrzebne jest nasze wsparcie. 

Kamera posiada wbudowany system chłodzenia. W standardowej konfiguracji jest to chłodzenie powietrzem; możliwe jest również dostosowanie kamery do chłodzenia cieczą.  

Kamerę dostarczamy w zestawie z dopasowanym do niej zasilaczem, który zapewnia 12 i 24 VDC, potrzebnych do pracy samej kamery, jak i systemu chłodzenia. 

Znacznik czasu zapisywany jest w momencie rozpoczęcia akwizycji obrazu i umieszczany w nagłówku zdjęcia. Kamera obsługuje trzy źródła synchronizacji: NTP, PTP oraz GNSS. 

Aby zamontować kamerę na dowolnym teleskopie lub innym urządzeniu, niezbędne jest przygotowanie adaptera dopasowanego do konkretnej konfiguracji mechanicznej i optycznej. 

Proces jest prosty i obejmuje kilka kroków: 

1. Klient przesyła nam parametry swojego układu – np. rozstaw otworów montażowych oraz tzw. backfocus. 

2. Projektujemy adapter do kamery, który spełnia te wymagania. 

3. Wykonujemy adapter. 

4. Kamera trafia do Klienta z już zamocowanym adapterem, gotowa do użycia. 

Tak, można obsłużyć kamerę za pomocą API REST, a więc tworzenie indywidualnych skryptów jest jak najbardziej możliwe. 

To zależy od wersji sensora, ustawionego trybu itd.; jest to dość indywidualna kwestia, potencjalnie wymagająca dostosowania pod konkretne zastosowanie. Ogólnie sensory w naszych kamerach są zdolne do rejestracji raczej dziesiątek fotonów niż pojedynczych (w swoim najczulszym zakresie spektralnym). 

Oczywiście, zapewniamy możliwość zdalnego połączenia się do kamery i upgrade'u. 

Płyty panelu tylnego kamery są łatwo modyfikowalne, co daje duże pole manewru w przypadku potrzeby zmiany złącz. Dodatkowo przetwarzanie obrazów odbywa się w FPGA, co umożliwia elastyczną modyfikację algorytmów wstępnego przetwarzania. 

Projektując nasze kamery, zakładamy, że ich dziesięcioletnia żywotność to absolutne minimum. 

Obrazy są przesyłane w postaci binarnej i niezaszyfrowanej. Jeśli jednak Klient wymaga szyfrowania, możemy dostosować kamerę do takich wymagań, choć należy liczyć się z możliwym spadkiem przepustowości. 

Największą korzyścią jest z pewnością ograniczenie ilości przesyłanych danych. Pojedyncze zdjęcie z kamery z sensorem 6060 zajmuje ponad 70 MB, co przy maksymalnej liczbie klatek na sekundę daje ponad 1,5 GB/s. Jeśli natomiast prowadzimy obserwacje skupione na konkretnym zdarzeniu, np. wykryciu określonego poziomu, możemy rejestrować dane w szybkim trybie ciągłym, przesyłając jedynie te fragmenty, na których pojawia się interesujące nas zdarzenie.  

Produkcja kamery zajmuje obecnie ok. 6 miesięcy. Customizacja jest jak najbardziej możliwa, obejmuje dopasowanie licznych parametrów, m.in. dostosowanie interfejsów zewnętrznych do potrzeb Klienta, konfigurację wzmocnień, dostosowanie sposobu chłodzenia kamery, implementację algorytmów przetwarzania itp.  

Tak, można; kamery łączą się za pomocą standardowej sieci Ethernet, co daje opcję łatwego budowania system wielu kamer. Kamery mogą też pracować z zewnętrznym triggerem, który zapewni synchronizację lub też korzystać z synchronizacji czasu poprzez GNSS, NTP lub PTP.  

Z jednej strony jest ona ograniczona możliwościami sensora, z drugiej buforem – wielkością pamięci wewnątrz kamery. W pewnym zakresie możemy ją wyskalować na życzenie Klienta. Dodatkowo liczbę klatek na sekundę można zwiększyć, ograniczając obserwowany obszar, a tym samym liczbę rejestrowanych pikseli (tak zwane ROI).