安森美智能感知技术和方案助力工业自动化创新

安森美智能感知技术和方案助力工业自动化创新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140dB的同类最佳动态范围AR0821提供830万像素、60fps的4K视频，且功耗极低，采用卷帘快门、安森美独有的2.1µmDR-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Baslerdart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，3.2um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，XGS2000到XGS16000引脚对引脚，兼容29mmx29mm，XGS20000到XGS45000引脚对引脚，兼容大于50mmx50mm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（10GigE）、CameraLink、5Gbase-T、USB3.0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30fps的速率，硬件需要安森美提供FrameBuffer板+Demo3，通过USB3.0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29mmx29mm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30fps，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USB3.0，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120fps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5x5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-IRRGB-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IRcut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：AR0237RGB-IR，减小占位并降低成本200万像素、1/2.7英寸的AR0237RGB-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，AR0237RGB-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。AR0237RGB-IR采用dualbandIRCF，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）SiPMLiDAR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0.11m到23m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