安森美CMOS图像传感器在工业领域的新突破

在工业领域,机器视觉充当生产设备赋能工业制造已经得到广泛应用。通过代替人眼进行识别、非接触检测、测量，机器视觉能够带来高效低成本的效益。根据Yole Development 2021年数据显示，安森美图像传感器在工业领域的CIS市场份额排名第一。并且在中国市场安森美在工业领域取得了不错的成绩。在2022年机器视觉展期间，安森美智能感知部大中华区市场部经理陶志接受电子发烧友网采访，分享安森美CMOS图像传感器在工业领域的发展情况。

从VGA到4500万像素，全面丰富的工业用图像传感器

安森美提供丰富多样的图像传感器选择，从VGA到4500万像素，全面覆盖机器视觉应用需求。
 
此次，安森美展示了XGS系列CMOS图像传感器，包括基于XGS 5000(530万像素 2592 x 2048)、XGS12000(1200万像素4096x3072)、XGS 16000(1600万像素4000x4000)和旗舰产品XGS 45000(4470万像素8192x5460)的参考设计，能以每秒60帧的帧速率运行8K视频。这些图像传感器能提供多种分辨率和12位图像质量的帧率。先进的XGS系列器件基于创新的3.2微米全局快门像素，即使是在高分辨率下亦能提供出色的图像质量和一致性。
 

 图源：电子发烧友网拍摄

陶志介绍说，XGS5000高帧率特性可以用在高速生产线检测，有客户做进了这次新冠的检测设备上，有用在医药生产线上检测。我们的XGS45000有客户做出来做广播，多媒体应用上，一些运动赛事或者体育场馆就会用来录制直播现场8K视频。
 
据了解，我们生活中常见的扫码枪，大部分都是用的安森美AR0144，而安森美此次展示了一种新的条码扫描器方案，该方案采用新的1/8英寸VGA CMOS数字图像传感器，比安森美上一代VGA图像传感器的全局快门效率高4倍。小巧的尺寸和超低的功耗使其可以部署在极其紧凑的视觉系统中。陶志表示，手持式条码扫描器需要快速、可靠，且电池使用寿命长，以满足从零售店到电子商务仓库对工人生产效率不断提高的期望。
 
安森美还展示受欢迎的AR0234CS图像传感器。这款1/2.6英寸的230万像素图像传感器采用全局快门技术，能够输出每秒120帧的全分辨率图像，且极其适合于创建深度测量所需的双目立体视觉应用。在很多3D 双目视觉解决方案或者结构光解决方案中，安森美AR0234,AR0135，PYTHON，以及TOF等产品被广泛应用。
 
最新一代4K 分辨率3840x2160(16:9)，基于堆栈背照式(stack BSI)的卷帘快门CMOS传感器也有亮相。它们支持多种触发模式、多相机同步场景切换和自动化/用户控制的黑电平校正(BLC)。其中一款4K传感器支持片上三次曝光合成的高动态范围(以下简称“eHDR”)，可以片上输出高达120 dB动态范围的数据，陶志表示，安森美在CMOS图像传感器片上搭载ASIC芯片实现eHDR的方案目前行业领先，在对比度较明显的场景下提供更好的图像细节，并大大节省了后端处理芯片的资源。
 

  图源：电子发烧友网拍摄

另一款4K传感器具有超低功耗结构、运动唤醒模式和出色的微光性能，非常适合需要考虑低功耗的紧凑型产品应用。
 
此次还展示一款2000万分辨率卷帘快门的新产品，主要用于工业的高分辨率图像传感器。这款1/2英寸的2000万像素图像传感器具有许多功能特性，采用专有技术，在所有工作条件下都能提供卓越的图像质量，并以极低的功耗实现高性能。对于需要考虑功耗和/或带宽的应用，该传感器可被配置为输出各种低分辨率的图像格式。

CIS助力双目立体视觉、3D检测

在工业生产中3D机器视觉检测能够提高准确率、保证检测结果的客观性、令流程标准化等，从而提升生产效率。而这一技术发展离不开CMOS图像传感器的支持。
 
陶志解析，双目立体视觉是获得3D深度信息的一种解决方案，3D检测根据不同应用对精度要求的不同有多种解决方案可以选，比如双目立体方案，或者图像传感器配合结构光，或者用激光雷达传感器，又可以分为直接飞行时间传感器和间接飞行时间的激光雷达。
 
双目立体视觉通过在两点上对接收光的三角测量得到的距离，通过两个摄像头来完成，通常会选择全局快门的传感器，有时候会要求在无光源模式下，需要的分辨率由测量距离和两个传感器的距离等来选择，同时也要求相机模组之间做到同步，这是一种基本的3D解决方案，成本控制也比较适中，精度可以达到mm级，通常用在工业检测、工业机器人、物流等领域用来获得深度信息。
 
安森美可以为3D检测的应用提供多种图像传感器来获得更准确的图像信息，不断提升sensor的输出速率满足应用的需求，丰富图像传感器的分辨率来满足不同的需求，随着3D模组的小型化，图像传感器也做了小封装的设计，也可以只提供裸die给客户来满足紧凑型3D模组的需求。
 
另外除了提升图像传感器的性能外，安森美的各种传感器不仅可以用于双目立体方案，还可以配合结构光用在各种应用上比如牙科口扫，生物识别技术应用等，onsemi还有直接和间接飞行时间dTOF和iTOF传感器用在汽车、医疗、工业、安防、金融等领域。

中国工业市场潜力巨大

安森美看到中国在整个可持续生态系统中的很多方面都处于领先地位，包括工厂自动化、5G和云电源、电动汽车、先进安全、充电、能源基础设施，这就形成了迅猛的增长势头，中国的工业市场的未来和潜力是巨大的。工业市场是安森美战略中的一个重要方向。
 
陶志谈到，我们国内机器视觉刚起步时，大部分工业方案都是我们的CCD产品，和PYHTON CMOS产品提供的方案，我们的PYTHON25K被广泛用在高铁上，可以用来检测高铁电网的接触。大家最关注的美国“毅力号“火星车登陆火星，一共用了23颗相机，其中10颗相机的来自安森美的PYTHON系列和CCD。
 
这次展示的新产品也几乎都是相应的升级方案，来适应工业产品的新需求。总体来看，安森美在工厂自动化、智能楼宇、医疗和能源基础设施等方面也都有广泛的产品阵容和解决方案组合，安森美的图像产品在工业应用中口碑很好，主流的行业用户都已经选择了我们的方案。安森美全系列量产的低功耗、低噪声 XGS 系列高性能图像传感器，具有通用的分辨率，并提供多个易于使用的开发平台，全面支援设计人员快速实现最先进的相机设计，以及经济型的AR系列适用于大部分传统的工业检测、自主移动机器人、工业扫码、双目深度测量等，搭配图像信号处理器做了相应的方案，帮助客户加快开发。
 
陶志还表示，中国一直是安森美的重点市场，在中国我们也会秉持公司完整的统一的战略规划，采取一致性致胜策略。安森美将顺应中国的大趋势下，发展智能电源和智能感知技术，推动2倍市场增长，持续聚焦汽车应用和工业市场，同时将优化在中国的制造基地，投入销售和应用工程师团队，为客户提供业务和技术支持。与战略客户的联合实验室和长期供应协议，都是发挥安森美价值的举措。