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安森美智能感知技术和方案助力工业自动化创新
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安森美智能感知技术和方案助力工业自动化创新

2022-01-18 10:39:01 来源:安森美

【哔哥哔特导读】智能感知是赋能机器视觉、机器人、扫描和检测等工业自动化的关键技术之一。

智能感知是赋能机器视觉、机器人、扫描和检测等工业自动化的关键技术之一。安森美(onsemi)在成像领域有超过40年的丰富经验,在激光雷达(LiDAR)等深度感知领域也领先行业,提供各种先进的智能感知方案,采用高度差异化的成像技术如高动态范围、全局快门、近红外、RGB-IR及深度感知技术如硅光电倍增管(SiPM),满足不同的应用需求,并与工业相机领域的全球领袖合作,共同推进工业创新,实现工业自动化。

高动态范围

动态范围指场景中最亮的区域和最暗的区域之间的比值。

830万像素的AR0821:片上HDR(eHDR)技术,提供超过140 dB的同类最佳动态范围

AR0821提供830万像素、60 fps 的4K视频,且功耗极低,采用卷帘快门、安森美独有的2.1 µm DR-Pix™背照式(BSI)像素设计和嵌入式高动态范围(eHDR)技术,赋能高量子效率和高动态范围,在具挑战的照明条件下提供卓越的图像质量和先进的功能,适用于扫描仪/读卡器、机器视觉相机等应用。AR0821已被集成到Basler dart系列区域扫描相机模块中,赋能广泛的图像处理应用,并提供最新的机器视觉技术。

全局快门

卷帘快门的每行曝光的起始时间和结束时间不一致,因此在拍摄移动物体时会出现变形。而全局快门等效于机械快门的电子化,所有的像素在同一时刻开始曝光,同一时刻结束曝光,拍摄移动物体时不会产生变形。工业很多应用场景都需要捕获高速移动物体的图像,所以工业相机大多需要采用全局快门传感器。

全局快门明星产品:高性能、低噪声XGS图像传感器系列加快开发

XGS图像传感器系列采用高带宽,低功耗架构,3.2 um全局曝光,仅2块PCB就可支持11种分辨率,分辨率的范围从200万到4500万,同一相机硬件设计兼容多种分辨率和帧率,大大缩短设计人员开发时间。其中,XGS 2000到XGS 16000引脚对引脚,兼容29 mm x 29 mm,XGS 20000到XGS 45000引脚对引脚,兼容大于50 mm x 50 mm的相机。针对ITS市场,安森美提供专用版本,优化后的色彩滤波阵列(CRA)能适配目前ITS 市场上的主流镜头。

XGS系列传感器的关键规格如下:

XGS系列针对不同应用提供不同的主入射角(CRA),如针对机器视觉的0°,适用于大面幅捕获的10°,针对ITS的4.7°或7.3°。

XGS系列不仅提供11种不同分辨率,同一分辨率还有不同的速率版本,设计人员可根据不同的相机接口来选择相应的产品,包括CXP-6接口、万兆网(10 GigE)、 Camera Link、5Gbase-T、USB 3.0等高、中、低速接口。

安森美提供3个不同的XGS开发平台:XGS演示套件、X-Celerator和X-Cube。XGS演示套件是给客户端演示或会议室演示IQ的基准,传感器+镜头座较大,没有板上电源系统,相机内无FPGA,可捕获最大速度,但在电脑只能显示小于30 fps的速率,硬件需要安森美提供FrameBuffer 板 + Demo3,通过USB 3.0与PC通信,软件是安森美的DevWare系统,没有公开算法代码。X-Celerator是为FPGA开发或生态系统提供,传感器+镜头座较大,有板上电源系统,相机内无FPGA,可捕获最大速度,硬件取决于FPGA开发工具包,与PC的通信由用户定义,软件由客户提供,安森美也可提供公开算法代码。X-Cube主要面向MIPI接口的ISP系统或SoC系统,提供29 mm x 29 mm的接口,有板上电源系统,相机中有小的FPGA将HiSPi接口转换成MIPI接口,系统速度 30 fps,硬件采用安森美的IAS板+Demo3板或直接接到用户的ISP板,PC通信可由用户定义或通过Demo3的USB 3.0,软件取决于用户或使用安森美的DevWare,不提供公开算法代码。

全局快门:AR0234,专为各种要求高质量图像感知的应用而设计

随着越来越多的制造商采用基于视觉的专家系统实现自动化,对高质量图像感知的需求正在增加。这需求要求优化图像传感器的尺寸、性能和功耗。AR0234满足这些要求,适用于机器视觉摄像机、增强实境(AR)/虚拟实境(VR)/混合实境(MR)头显、自主移动机器人(AMR)和条码读取器等各种不同应用。

AR0234CS捕获1080p视频和单帧图像,最高可以每秒120 fps的速度运行。该230万像素传感器凭借其领先行业的快门效率,最小化高速场景中的帧与帧之间的失真,并减少其他图像传感器所遇到的运动伪像,从而生成清晰的图像。AR0234CS传感器的创新像素架构提供所需的宽动态范围,以支持从黑暗的夜晚到明亮的阳光等各种照明条件。低噪声和改进的微光响应使其适用于横跨消费、商业和工业IoT的应用,且扩展的工作温度范围使其可部署在具有挑战性的户外条件下。AR0234CS的其他先进特性包括:带有片上直方图的可编程感兴趣区域、自动曝光控制和5 x 5统计引擎、完全集成的频闪照明控制、灵活的跳行和跳列模式,以及水平和垂直镜像、开窗和像素合并。

与AP1302图像信号处理器(ISP)一起, AR0234CS提供一个全面的相机系统,能快速设计和开发,以实现快速上市。此外,系统设计人员可以访问DevSuite软件来评估传感器的特性和功能、配置和精调,并提供可用于进一步图像处理的现成输出。AR0234CS具有彩色和黑白变体版本,CRA为0°或28°。

近红外

近红外加强(NIR+)的产品比传统产品在近红外波段的量子效率(QE)高3倍,意味着在相同噪底下,相同曝光时间和增益下,NIR+产品比传统产品的画面亮度更亮。反之,要达到相同的画面亮度,NIR+产品可使用更少的近红外照明,从而降低整体功耗和成本。

RGB-IR

RGB-IR产品其阵列中的IR像素采用NIR+ IR差分算法,可使传统工业相机省去IR cut的切换,以降低维护成本,同时减少占位。经过RGB-IR处理的产品捕获的图像会呈现出更丰富更真实的色彩。

采用RGB-IR的代表产品:AR0237 RGB-IR,减小占位并降低成本

200万像素、1/2.7英寸的AR0237 RGB-IR传感器集成白天彩色成像和夜间近红外成像的能力。传统的机械红外截止滤光片可能导致重新对焦问题和昂贵的维护费,且噪声大,增加占位,AR0237 RGB-IR则省去了这样的机械红外截止滤光片,避免了这些问题,适用于高动态范围成像的应用。AR0237 RGB-IR采用dual band IRCF,微光环境下所有像素均为IR像素,ISP采用黑白影像处理,环境光照射下 ISP以IR像素为参考,从RGB像素中去除红外信号进行彩色影像处理,无损正常颜色信息。

激光雷达 (LiDAR)

LiDAR 感知是工业自动化和控制系统的趋势方案,因为它具有高精度、快速和可扩展性等优势。使用SiPM阵列的 LiDAR 感知可实现物体探测和避让,以及移动和占用检测。

安森美的SiPM 阵列具有创新的快速模式,可缩短感知时间,具有领先行业的效率和动态范围,使传感器能在各种环境中工作,包括阳光直射。安森美提供 LiDAR方案以及广泛的 LiDAR 开发平台和工具、高技术和经验丰富的应用工程师支援,以协助产品开发。

相关产品

RB系列

RB 系列是近红外(NIR) 增强型SiPM,适用于使用 905nm 和 940nm 等近红外照明的 LiDAR 和测距应用。

评估/开发套件

直接飞行时间(dToF) SiPM LiDAR 参考平台 SECO-RANGEFINDER-GEVK是具成本优势的单点测距仪开发套件,适用于测距范围0.11 m 到 23 m的工业测距,基于RB 系列 NIR 增强型 SiPM,集成了所有基本系统组件,包括激光器和参考电路 (Tx)、接收电路 (Rx)、电源管理系统以及核心 FPGA 和 UART 通信,可作为评估套件或完整的参考设计,开箱即用,具有易于使用的图形用户界面(GUI),可调节系统变量,时间-数字转换器(TDC)具有自动校准功能,软件可调设置适用于各种工业应用,符合激光安全标准IEC / EN 60825-1:2014 、21 CFR 1040.10 和1040.11 (Laser Notice No. 56除外)。

总结

感知技术的创新推动着高增长工业市场的发展。安森美致力于针对市场趋势和应用提供先进的感知技术、全面的可扩展的智能感知方案阵容,以及全球评估及应用工程支援,并携手合作伙伴,共同推进工业自动化创新。欲了解更多用于工业自动化的智能感知方案,请访问https://www.onsemi.cn/solutions/industrial/industrial-automation/machine-vision

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