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圖像傳感器推動工業4.0的關鍵進展

2018-10-15 06:01:33

 隨著制造業自動化的最新趨勢推動工業4.0“智能工廠”的采用,需要對視覺系統進行持續改進變得至關重要。然而,要推動這種不斷提高的自動化和控制水平,也必須推進使這些系統發揮效用的器件-包括用于工業視覺攝像機的圖像傳感器,才能使這互聯的未來成為可能。對于任何給定的器件,這些進展的范圍最終將在整個數據表中體現,所涉及的高水平趨勢可以分為幾個主要領域。



在幾乎每一個成像應用中,改進的成像能力通常與提高分辨率的需求密切相關——提供更多的像素到物體上以更好地解決其特征。對于圖像傳感器,可以通過減小像素尺寸(以給定的光學格式實現更高分辨率)或轉向更大的器件來滿足這種需求。但是對于工業成像而言,這種朝向更高分辨率發展的趨勢需要保留(甚或提高)器件的幀速率。因此,除了更高的分辨率之外,圖像傳感器還需要提供增加的帶寬——芯片每秒的數據量,以提高圖像分辨率而不減慢生產線速度。重要的一點是隨著計算機接口(如USB 3.1、10GigE等)的速度不斷增加,圖像傳感器的帶寬在整個系統的數據流中不構成數據瓶頸。





據了解,推動實施工業4.0的一個關鍵因素,是通過在整個工廠樓層部署智能攝像機,嵌入式成像技術的興起。然而,要想獲得高效率,這些嵌入式攝像機必須是緊湊的,以最小的功耗工作,而且成本低-通過從多方面選擇用于攝像機設計的圖像傳感器,使這些因素成為可能。
  
例如,實現緊湊的攝像機,不僅要使用小像素圖像傳感器,還要將實施一個完整攝像機設計所需的支持電路最小化的架構。通過對圖像傳感器使用低壓輸出,可降低功耗,這使得在整個攝像機設計過程中都使用低功耗器件成為可能,而且通過在圖像傳感器設計中明智的選擇,可以控制成本-不僅對于圖像傳感器,還對于攝像機的整個物料單。

此外,雖然一些工業應用需要目前只有CCD圖像傳感器才能提供的關鍵圖像質量和圖像均勻性,但由于CMOS圖像傳感器具有擴展的特征集(包括高數據帶寬),當今許多工業成像應用通常依賴CMOS圖像傳感器。雖然對于許多應用,這些CMOS器件提供的圖像質量已經足夠了,但仍有提高整體圖像質量的可能,特別是在通過減少固定模式噪聲來實現圖像均勻性等領域。

為了實現這些進步,圖像傳感器供應商不僅需要專為工業市場開發的技術,還需要為其它類似的成像市場開發的技術。最初為汽車和安防成像而開發的高動態范圍(HDR)設計可以適用于工業視覺,以便在可能無法很好控制照明的情況下提高成像能力。最初為汽車或消費電子市場設計的小像素架構,可以直接被采用,也可以擴大到更大的格式,以提供更大的像素全井容量。(這種技術可利用到兩個方向-為工業視覺開發的全局快門像素架構也可以轉向用于其它類似的應用中。)此外,3D TOF、多光譜和高光譜成像等新興技術的使用將隨著這些技術的成像能力與所需的更大處理能力相一致而繼續擴大以充分利用。
  
雖然所有這些圖像傳感器趨勢-增加的帶寬、更支持嵌入式視覺系統、提高圖像質量和均勻性以及技術的平衡利用-都可以歸為“提高的性能”,但每一種趨勢都對工業視覺系統的繼續采用及其向未來的“智能工廠”的擴展產生單獨而重要的影響。隨著制造業所使用的自動化和系統智能水平不斷提高,視覺系統-以及使其發揮效用的圖像傳感器-將繼續在這些技術的實施中發揮至關重要的作用。

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打字小馬達a

專業度:0

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2樓 | 2018-10-27 23:00:15

學習了

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