行业展会是探知技术和市场发展风向的好去处。上周刚刚结束的2024 Vision China上海机器视觉展,吸引了机器视觉行业内的众多厂商如约而至。安森美(onsemi)作为一家在图像传感器技术领域拥有45年丰富经验的老牌劲旅,携带众多针对工业应用的图像传感器产品和应用方案盛装亮相。
安森美展位吸引了众多参观者驻足咨询交流
机器视觉应用市场的广泛普及和快速发展,对于核心成像器件——图像传感器而言,不仅要求具备丰富的种类以满足越来越多样化的应用场景需求,同时也在分辨率、帧率、动态范围、感光波段等核心技术指标方面,不断提出新要求。更高的分辨率、更小的像素尺寸、更高的灵敏度、更宽的动态范围、更快的帧率、超越可见光波段的感光波段,以及稳定可靠的性能和更低的成本,这些都是工业应用对图像传感器提出的新要求。
安森美智能感知事业群工业及消费应用分部副总裁兼总经理John Gerard先生
应对工业市场的多样化需求
面对工业领域的众多不同需求,安森美作为一家在图像传感器领域深耕多年的佼佼者,正全方位积极应对不断变化的市场需求。安森美智能感知事业群工业及消费应用分部副总裁兼总经理John Gerard表示:“市场需求推动着图像传感器技术不断突破创新。安森美不但拥有领先的图像传感器设计技术,在高分辨率、小型化、低功耗等方面独具特色,为客户提供丰富的产品选择;而且拥有强大的制造和供应链,不仅可以提供从晶圆制造到封装测试的端到端的内部完整产线,也可以与外部供应链合作为客户提供灵活选择;与此同时,安森美还可以提供成像模块和参考设计,以及整套软件开发包,帮助客户实现快速应用。”
针对工业市场,安森美拥有全局快门和卷帘快门两大产品线。全局快门更适合高速、准确抓拍等应用场景;卷帘快门产品则更适合那些要求高分辨率、低成本但对速度并不敏感的应用。
(1)全局快门产品
安森美面向工业市场的全局快门图像传感器产品线,主要有PYTHON、XGS和Hyperlux SG三大系列共20多款产品可供用户选择。
安森美智能感知事业群工业及消费应用分部产品线总监Danny Scheffer先生
PYTHON系列主打高速度、并具备NIR增强功能,分辨率覆盖1.3~25MP(8款产品)。PYTHON支持多个感兴趣区域(ROI)读取;在ROI读取时帧率具有“二次方增速”特性(即在窗口的宽度(x) 减小的情况下,帧率会呈二次方递增,这是安森美的独特技术),最高可达6000fps;默认帧率足够高,可涵盖大多数应用。该系列可广泛适用于电池/半导体检测、工业机器人/AGV、智能交通、铁路检测以及通用机器视觉等广泛领域。安森美智能感知事业群工业及消费应用分部产品线总监Danny Scheffer介绍说,“PYTHON系列于十年前推向市场,现在客户还在继续使用。”一款芯片经历了十年的市场竞争洗礼后依然广受青睐,无疑是实力的最佳代言。
对于进一步追求图像质量的应用,XGS系列采用更小的3.2μm的像素尺寸,可提供2~45MP(共11款产品)的更高成像分辨率,帧率可达30fps,除了工业应用场景,它还能胜任电影拍摄和体育赛事转播。低功耗是XGS系列的另一个核心优势,同等性能下其功耗仅为同类产品的一半。低功耗对于整个系统的热管理、对产品性能的热影响以及系统设计要求和降低成本,都是加分项。
XGS 45000图像传感器的分辨率高达4500万像素,3.2μm低噪声像素,35mm光学尺寸,让所有细节无处遁形。
对于成像相对敏感的应用,则拥有卓越的微光性能和eHDR的高性价比Hyperlux SG系列是理想之选。Hyperlux SG系列拥有出色的全局快门效率,对于角速度较快的物体的应用至关重要,能最大限度地减少因振动产生的问题。提供VGA、1MP和2MP三种分辨率,并专门为工业应用设计了可编程和可切换的ROI、适应动态照明的自动曝光和控制,以及实现精确主动照明的触发器和频闪控制,具备低功耗特性,适合电池供电设备。适用于通用机器视觉、扫描、生物识别技术、机器人、AR/VR、工厂自动化等应用。
采用Hyperlux SG系列AR0234芯片的双目立体相机,将拍摄场景尽收眼底,非常适合对快速移动的物体成像。即使曝光时间很短,图像也很清晰,不会出现拖影或失真,能满足机器人、无人机场景甚至是生产车间监控的应用要求。
除了PYTHON、XGS和Hyperlux SG三大系列全局快门产品外,安森美的全局快门产品中,还包括支持iToF深度信息感知的Hyperlux ID系列。安森美展示了1.2MP iTOF芯片,其采用独特的集成和读出结构和片上存储功能,能减少运动伪影;内置深度处理算法,无需帧存储器和FPGA或外部计算能力,即可完成深度计算,最大支持120fps@VGA;芯片尺寸小、系统成本低。Danny Scheffer表示,“安森美独特的Smart iToF技术,其工作距离范围可以比标准iToF(一般为5m)远20m以上,并且具备强大的环境光抑制能力,能支持户外工作。它能够在更长的工作距离下,精确测量快速运动的物体的距离信息,适用于工业机器人、物流等应用。”
集成了Smart iToF技术的Hyperlux ID系统图像传感器,能够精准测量快速运动的物体上不同部位的深度信息。
(2)卷帘快门产品
除了丰富的全局快门产品外,安森美智能感知事业群工业及消费应用分部产品线总监Jason Wang还介绍了Hyperlux LP、Hyperlux LH和Hyperlux三大系列卷帘快门传感器。
安森美智能感知事业群工业及消费应用分部产品线总监Jason Wang先生
Hyperlux LP系列的特点是低功耗,通过运动唤醒等功能,功耗比其他同类低一半,如AR0830在4K 30fps下的功耗<100mW。支持SmartROI功能,可以在大幅减少带宽的情况下提供场景的上下文视图,并能够以原始细节提供单独的 ROI,并且支持双路MIPI输出。
采用Hyperlux LP系列AR 2020 芯片的20MP工业检测方案,通过Smart ROI功能,为用户带来灵活高效的分辨率配置、ROI区域配置和更高的帧率,能满足工业检测、AI、安防等应用的独特需求。
Hyperlux LH系列的重要特点是高动态范围,高达120dB,eHDR功能可以节省系统资源,并具备卓越的微光性能。在工厂自动化、机器人、汽车行车记录仪等领域广泛适用。例如,可以使用4个Hyperlux LH系列的AR0822图像传感器做成的摄像头,实现智慧工厂中整个生产线的全景监控。
Hyperlux系列的HDR可以高达150dB,LED无闪烁,一次曝光可做到110dB HDR,这对于工作在环境光变化较大场景中的自主移动机器人、可视化门铃等都非常重要。
工业应用的特点与未来发展
安森美主要聚焦于高增长和高性能的应用市场,本次展会上重点展示了面向工业市场的高速检测、基于Smart iTOF运动深度感知、低功耗相机、8K高清摄像、多ROI工业检测、双目立体相机以及NIR成像等方案。 John Gerard表示,“安森美独特且丰富的图像传感器产线,致力于帮助客户实现差异化感知方案。”
“太卷了”想必是大家在此次展会上听到最多的感叹,而如何在当下激烈的竞争中存活并占有一席之地,是所有厂商都在思考的破“卷”之道。对于图像传感器的性能,从整体发展趋势上看,在继续朝着更精细的成像分辨率、更快的帧率、更高的动态范围、更大的感光范围等方便不但“卷”出新高度。从根本上说,CMOS图像传感器是一种结构复杂的半导体器件,因此底层的硬件功能设计能力,依然是实现性能、功能创新的一大硬核保障。“安森美的强项是根据市场需求,不断在传感器中加入独特的创新功能。”John Gerard说道。
谈到工业市场的应用特色,Jason Wang特别强调,“对于工业应用而言,没有最好的产品,只有最合适的产品。工业应用场景种类繁多,各自对成像产品性能的要求更是五花八门,并且成本也是非常重要的一个考量因素。因此,工业应用市场最终是一个权衡的市场,需要在性价比方面达到一个最佳平衡。”并非所有的应用都一味追求高性能指标,能够以可接受的成本、稳定可靠地满足当下需求的产品,就是最合适的选择。
对于未来是否会将目前火爆发展的AI技术结合到图像传感器中,John Gerard表示,安森美不会在图像传感器中集成复杂的AI,但是会适当集成一定的AI功能,例如集成更多的优化算法方便使用者开发,以应对未来一些细分应用市场的需求。
“另外,边缘智能对视觉系统带来的技术挑战是以尽可能低的成本、功耗和小尺寸,提供更高的分辨率、理解和判断能力,以应对不断衍生出的新兴AI应用。”John Gerard说,“因此,如何在更复杂多变的环境中更精准、快速地输出场景信息至关重要。我们的图像传感器未来会兼顾高分辨率、高速度,嵌入更多智能算法甚至深度算法、以及非可见光波段的检测等功能。”