GPSBOX

El QHY-GPSBOX es un accesorio compacto para cámaras que proporciona escalas de tiempo GPS de alta precisión, lo que permite que algunas cámaras QHYCCD obtengan información temporal exacta del tiempo de exposición de la cámara. Además, esta información se devuelve internamente a la cámara y se añade a los datos de imagen tras el inicio de un fotograma. Por lo tanto, la información de sincronización GPS y la información de imagen son totalmente coherentes. No se genera ninguna confusión por transmisión, almacenamiento en búfer u otros motivos. Es muy cómodo de usar y leer.

El QHY-GPSBOX incorpora un módulo GNSS integrado y actualmente puede ofrecer tanto funcionamiento GPS puro como funcionamiento de doble modo GPS/BeiDou. Este último puede configurarse mediante software para funcionar en modo GPS o en modo BeiDou. El GPSBOX también contiene un oscilador de cristal controlado por tensión (VCXO) local de 10 MHz que proporciona un reloj de sincronización interno con resolución de 0.1 µs. Al mismo tiempo, el reloj de sincronización se reinicia mediante el modelo PPS del módulo GNSS. Por lo tanto, el reloj y el tiempo de inicio del segundo del sistema GNSS están estrictamente alineados, y el error se encuentra dentro de un rango de 20 ns a 100 ns.

QHY-GPSBOX y la cámara se conectan mediante un conector de aviación de 6 pines. Contiene las siguientes señales:

Tenga en cuenta que al elegir una cámara, debe especificar la versión especial con conector GPS. El conector utilizado en la versión estándar es un conector de aviación de núcleo 5. Cuando la cámara está funcionando, se genera una forma de onda de medición de obturador electrónico en cada fotograma. La forma de onda se envía a la GPSBOX. Después de que la GPSBOX realiza una medición de tiempo de alta precisión, emite datos de encabezado serial y los envía de vuelta a la cámara. La cámara registra estos datos después del encabezado de cada fotograma (reemplazando algunos valores de píxel en las primeras líneas)

QHYGPS tiene un mecanismo perfecto de tolerancia a fallos. Puede manejar la situación cuando se pierde la señal PPS. Si se pierde la señal PPS, después de 50.0us, se utilizará un paso de segundo interno. Y esta información se registrará. Para información de sincronización sin señal PPS, se generará un error de sincronización acumulativo de 50us por segundo. Cuando se restablece la señal PPS, se utilizará nuevamente la señal PPS para restablecer el temporizador interno. Por lo tanto, tiene precisión de sincronización GPS después de la recuperación y no acumulará errores anteriores.

La QHYGPS también emitirá un valor de medición GPS de un reloj interno de 10MHz cada segundo. Este valor de medición se puede utilizar para calibrar con precisión la frecuencia del oscilador de cristal interno de 10MHz en el software posteriormente, evitando así un error del oscilador de cristal interno de 10MHz y la deriva térmica.

Actualmente, solo los siguientes modelos tienen conector de aviación de 6 pines que admite GPSBOX (sin modificación adicional).

QHY600 Pro

QHY268Pro

QHY4040

QHY4040Pro

QHY6060

QHY42Pro

QHY411

QHY461

Otros modelos no disponen de un enchufe de 6 pines, pero pueden modificarse para ser compatibles con QHY-GPSBOX. Contacte con QHYCCD para estos requisitos.

GPXBOX-QHY600Pro Medición de tiempo de alta precisión

La versión profesional QHY600 dispone de un zócalo GPIO de 5/6 pines. Puede emitir las señales Vsync y Hsync para medición. Se puede conectar directamente con QHY-GPSBOX para realizar pruebas de tiempo y codificar la información medida en la imagen.

Este documento explica cómo obtener la medición precisa del tiempo del mismo.

Debido al obturador de barrido del sensor CMOS QHY600, la cámara no puede emitir una señal que indique el inicio y el final de la exposición global. La señal de medición es Vsync. Vsync es aproximadamente el momento en que un fotograma comienza a leerse. Por lo tanto, está muy cerca del tiempo de finalización de la exposición de la fila 0. El ancho del pulso de Vsync es de aproximadamente 0.4 µs.

Sincronización del obturador de barrido

En el obturador de barrido, la exposición se basa en filas. Normalmente, el final de la exposición ocurre cuando una fila comienza a leerse. El inicio de la exposición se controla mediante un registro y la unidad es el período de fila.

tiempo de exposición = n * período de fila

Si conocemos el final del tiempo de exposición de la fila 0, sabemos que el tiempo de inicio de exposición es

tiempo de inicio de exposición de la fila 0 = tiempo de fin de exposición de la fila 0 – tiempo de exposición 0

Y podemos conocer el inicio y el fin de la exposición de otras filas:

tiempo de inicio de exposición de la fila 1 = tiempo de inicio de exposición de la fila 0 + período de fila

tiempo de inicio de exposición fila 2 = tiempo de inicio de exposición fila 0 + 2 * período de fila

……

tiempo de fin de exposición fila 1 = tiempo de fin de exposición fila 0 + período de fila

tiempo de fin de exposición fila 2 = tiempo de fin de exposición fila 0 + 2 * período de fila

……

fig. 1 El diagrama de tiempos cuando el tiempo de exposición es un período de fila (modo de exposición corta)

fig. 2 El diagrama de tiempos cuando el tiempo de exposición es dos períodos de fila (modo de exposición corta)

fig.3 El gráfico de tiempos en modo de exposición prolongada. La exposición prolongada se logra aumentando el número de hsync entre dos vsync. Por lo tanto, el tiempo de exposición = período de fotograma.

Para una medición precisa del tiempo. Una vez que obtenemos el tiempo de fin de exposición de la fila 0, podemos obtener el tiempo de fin e inicio de exposición de todas las demás filas.

Si el objeto es una fuente puntual, podemos conocer su posición (X,Y) en la imagen. Entonces podemos usar el tiempo de inicio y fin de exposición de esta fila para el tiempo de inicio/fin de exposición del objeto.

Conocer el tiempo de Vsync hasta el tiempo de fin de la primera fila

Debido a que el sensor CMOS no emite el tiempo de fin de exposición de ciertas filas, como el tiempo de fin de exposición de la fila 0. Además, dado que necesitamos usar la posición (X,Y) para calcular el objeto, necesitamos conocer la relación entre la fila en la imagen y el tiempo de exposición. Por ejemplo, la fila 0 en la imagen puede no ser la fila 0 en la fig. 1,2,3. Porque el sensor tiene filas negras ópticas.

Para medir la señal VSYNC hasta el final del tiempo de exposición de la fila 0 en la imagen, necesitamos usar el método de calibración LED.

Usamos el método LED para probar la sincronización y descubrimos que la cámara se expone con dos filas juntas. Y para la resolución predeterminada al capturar con SharpCAP, USB_TRAFFIC=0. La línea 1 y la línea 2 terminan la exposición en HSYNC=46. Y la posición hasta el flanco descendente de hync es 21.52 µs. Así que podemos saber:

T (exposición final, línea1&2) = posición GPS + 46 * Periodo de línea + 21.52 µs.

En modo ROI, es mejor rehacer la calibración LED para obtener un valor preciso. QHYCCD puede suministrar las herramientas de calibración LED para calibrarlo.

Importante: Para el modo 2CMS, la exposición es con una fila, no con dos filas juntas. Y el “46” y el “21.52µs” no serán iguales.

Preguntas frecuentes

(1) ¿Qué parámetro afectará al Periodo de línea y cómo conocer el Periodo de línea?

USB_TRAFFIC, el ajuste 8bit/16bit lo cambiará. Puede usar un osciloscopio para medir la señal HSYNC y conocer el período de línea. En el SDK de QHYCCD hay una API que también puede devolverlo. Pero es mejor usar el osciloscopio para verificarlo dos veces.

uint32_t STDCALL GetQHYCCDPreciseExposureInfo(qhyccd_handle *h,uint32_t *PixelPeriod_ps,uint32_t *LinePeriod_ns,uint32_t *FramePeriod_us,uint32_t *ClocksPerLine, uint32_t *LinesPerFrame,uint32_t *ActualExposureTime,uint8_t *isLongExposureMode

(2)¿Qué parámetro afectará al “46” en el texto anterior?

El ROI, LiveFrame/SingleFrame, 2CMS/non 2CMS lo afectarán. Es mejor usar el método de calibración LED para probarlo y confirmar el tiempo detallado.