工业相机芯片选型浅析

工业相机是一种高度集成化的影像系统，它将图像的采集、处理与传输功能集成在单一相机内，是机器视觉系统的一个关键组成部分。工业相机的本质其实就是将采集到的图像转换成数据，也就是将光信号转变成有序的电信号。工业相机区别于民用相机，要求图像传输稳定性更高，抗干扰能力更强。工业相机快门的时间通常是非常短的，可以抓拍高速运动的物体，帧率也远高于民用相机。工业相机主要由镜头、图像传感器单元、图像处理单元和数据传输单元构成。

图1、工业相机硬件架构

工业相机按照芯片类型可分为CCD和CMOS相机;按传感器的结构特性可分为线阵和面阵相机;按扫描方式可分为隔行扫描和逐行扫描相机;按分辨率大小可分为普通和高分辨率相机;按输出信号方式可分为模拟和数字相机;按输出信号速度可分为普通和高速相机;按响应频率范围可分为可见光(普通)相机、红外相机和紫外线相机。

图2、工业相机分类(图源：芯算一体)

工业相机硬件通常由镜头(C接口/CS接口等)、图像传感器(CCD/CMOS)、图像处理单元(ISP/SoC/FPGA/图像采集卡及设备等)及图像传输单元(GigE/USB/Camera Link等)组成。

图3、工业相机硬件组成

全球镜头厂商主要有富士能、腾龙、FUJINON、Computar、μ.tron、VST、KOWA、Pentax、Navitar、SPO、施耐德、卡尔蔡司、东正光学、长步道、普密斯、大简光学、北创光电、浩蓝光电、创恒光电、优恩立、凤凰光学、灿锐、视清科技、德鸿光学、慕藤光等。

图4、工业相机爆炸图(图源：华睿)

CMOS/CDD原厂有索尼、松下、东芝、三星、艾迈斯欧司朗、安森美、德州仪器、安霸、美光、Teledyne e2v、Aptina、SeeDevice、思特威、豪威、格科微、长光辰芯、锐芯、欧菲光、比亚迪半导体、海伯森等。

图片处理单元的芯片原厂有赛灵思、阿尔特拉、美高森美、莱迪思、德州仪器、亚德诺、恩智浦、安霸、智原科技、华为海思、瑞芯微、高云、智多晶、京微齐力、易灵思、中星微、紫光同创等。

图5、工业相机的图像处理单元

工业相机通常有三个基础的接口，电源接口：顾名思义，用以相机电源输入接口;数据接口：按照接口标准不同，工业相机常用的数据接口有GigE、Camera Link、USB3.0、CoaXPress等类型;镜头接口：工业相机镜头接口种类很多，常用的一般有C接口、CS接口、F接口、M42接口、M72接口等。芯片原厂有博通、美满、德州仪器、瑞昱、Pleora、Euresys、微芯/EqcoLogic、威锋电子、方寸微、裕太微、东土等。

图6、工业相机接口(图源：海康)

工业相机的元器件选型，以产品会长期运行在极高/低温、高湿、强盐雾和电磁辐射的恶劣环境中为前提，所以在稳定性、可靠性和安全性方面要求会比商业级高。芯片通常按温度适应能力及可靠性要求，大致分为四类：商业级(0℃-70℃)、工业级(-40℃-85℃)、车规级(-40℃-120℃)、军工级(-55℃-150℃)。选型时需注意元器件的工作温度必须强于-40℃-85℃。拍明芯城是快速撮合的元器件交易平台，过去数年已积累了丰富的工业芯片的优势货源。我们聚焦服务元器件长尾客户群，让每一家芯片原厂或分销商的每一款芯片，在Design In、Design Win和流通中更高效，帮助工程师的方案选型、试样及采购，为电子产业供需略尽绵薄之力。

审核编辑 黄宇