通過上游技術(shù)創(chuàng)新顯著提高行業(yè)機(jī)器視覺應(yīng)用水平

你知道嗎?早在20年前，機(jī)器視覺(Machine Vision)就已經(jīng)“紅”遍中國。當(dāng)然，那時它還不叫機(jī)器視覺，而是更接地氣的“PCB自動檢測”、“焊錫自動檢測”……但中國電子/工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)均受益于此，效率和產(chǎn)品精度雙雙提升，風(fēng)靡天下。

在自動檢測應(yīng)用的基礎(chǔ)上，機(jī)器視覺快速發(fā)展，在大批量重復(fù)性工業(yè)生產(chǎn)過程、不適于人工作業(yè)或是人工視覺難以滿足要求的工作中，諸如工業(yè)中的自動檢查、機(jī)器人、安全監(jiān)控和智能物流等，助力提高生產(chǎn)的靈活性和自動化程度。

全球領(lǐng)先的光學(xué)解決方案供應(yīng)商ams OSRAM擁有深厚的光學(xué)技術(shù)積累，引領(lǐng)機(jī)器視覺光源、圖像傳感等源頭核心技術(shù)不斷突破，豐富的產(chǎn)品解決方案現(xiàn)已應(yīng)用于工廠自動化、智能機(jī)器人、智能物流、自動化倉庫、運(yùn)動分析、智能交通系統(tǒng)等，甚至搭載于好奇號火星車中，推動了各相關(guān)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更高水平的自動化、智能化。

工廠自動化Factory Automation

工廠自動化使用傳感器提高現(xiàn)代制造工藝的效率和質(zhì)量，是機(jī)器視覺系統(tǒng)應(yīng)用中規(guī)模最大、發(fā)展最久的。ams OSRAM深耕工廠自動化領(lǐng)域多年，提供大量不同類型的高效光源，行業(yè)領(lǐng)先的全局快門CMOS圖像傳感器，以及用于新興的3D機(jī)器視覺系統(tǒng)的VCSEL等，通過上游技術(shù)創(chuàng)新顯著提高行業(yè)機(jī)器視覺應(yīng)用水平。

面掃描圖像傳感器

ams OSRAM面掃描圖像傳感器有兩大系列，一是推出多年、非常成熟的CMV系列;二是近年來新推出的CSG系列。

- CMV系列產(chǎn)品采用了獲得專利的8T全局快門像素結(jié)構(gòu)，具有真正的相關(guān)雙采樣(CDS)和流水線式全局快門，分辨率范圍從VGA到50MP像素，適用于眾多要求苛刻的專業(yè)和工業(yè)應(yīng)用，在光線條件控制受限(如戶外環(huán)境)下依然有極佳的性能表現(xiàn)。

以CMV50000來看，分辨率為5000萬像素，采用具有真正CDS的4.6μm 8T流水線式全局快門像素結(jié)構(gòu)，在減小像元尺寸的同時保證性能接近甚至更好。高分辨率、高速率和高性能使CMV50000成為高端機(jī)器視覺、平板顯示器(FPD)檢驗、安防、航空應(yīng)用以及ITS等應(yīng)用的理想之選。

- CSG系列與CMV系列不同，在內(nèi)部功能上提供更多智能化的選擇，且在像源設(shè)計上采用的是電荷域而非電壓域等。具備標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)靶面的CSG圖像傳感器兼具高速和高分辨率特性，因此成為工業(yè)、安防監(jiān)控、智能交通系統(tǒng)(ITS)以及廣播視頻應(yīng)用的理想之選。在PCB組裝等工業(yè)應(yīng)用中，CSG傳感器提高了圖像質(zhì)量和幀率，使得自動光學(xué)檢測(AOI)攝像頭能夠比以前更高效、更準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)缺陷，例如電子元件丟失或貼裝不當(dāng)。

新推出的CSG14K是一款全局快門圖像傳感器，可將1380萬像素的高分辨率與高速運(yùn)行性能相結(jié)合：在全分辨率10位模式下，傳感器捕獲圖像時的最大速率高達(dá)140幀/秒;在12位模式下可達(dá)93.6幀/秒。CSG8K則可實現(xiàn)更高速度：在800萬像素全分辨率的10位模式下可達(dá)231幀/秒;在12位模式下可達(dá)155幀/秒。這兩款產(chǎn)品都是全局快門圖像傳感器，執(zhí)行真正的相關(guān)雙采樣(true-CDS)，可捕捉快速運(yùn)動物體的清晰圖像，且不會出現(xiàn)運(yùn)動偽影。

線掃描圖像傳感器

ams OSRAM線掃描圖像傳感器同樣也可分為兩個系列。

- Dragster系列有多年應(yīng)用基礎(chǔ)、非常成熟，分辨率可以從2k-16k，其中包括有4k、8k、單線、雙線、彩色、黑白可以選擇，全速全分辨率運(yùn)行時最高可達(dá)80,000線/秒。

- 4LS系列是ams OSRAM新推出的面向機(jī)器視覺應(yīng)用的、速度更快、分辨率更高的線掃描圖像傳感器。4LS圖像傳感器提供10K和15K分辨率兩種版本，內(nèi)置四個紅色/綠色/藍(lán)色/透明通道，掃描速度高達(dá)120,000線/秒。

4LS系列提供8位或12位LVDS的輸出選項，兼顧圖像質(zhì)量和速度。通過使用配備4LS傳感器的攝像頭，智能工廠的操作人員能夠在提高生產(chǎn)量的同時保持最高的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。

豐富的光源選擇

ams OSRAM為機(jī)器視覺應(yīng)用提供了大量不同類型的光源，從發(fā)射功率、色彩、飽和度、CRI等參數(shù)上均可做不同選擇。比如，空間受限的系統(tǒng)可以選擇1mm×1mm的小型封裝;對不同材質(zhì)物質(zhì)的檢測，ams OSRAM在同樣封裝尺寸上提供更多、更靈活的光源選擇。

在新興的3D機(jī)器視覺系統(tǒng)中，ams OSRAM豐富的邊發(fā)射激光(EEL)、面發(fā)射的VCSEL等光源選擇，支持了新興應(yīng)用的蓬勃發(fā)展。

智能機(jī)器人Smart Robots

智能機(jī)器人重新定義自動化。從汽車和制造業(yè)，到建筑、采礦和農(nóng)業(yè)，再到生活應(yīng)用，一系列傳感技術(shù)的助力機(jī)器人越來越智能，且安全而高效。

在工業(yè)環(huán)境中，智能機(jī)器人可取代或補(bǔ)充人類活動，例如執(zhí)行危險或重復(fù)性任務(wù)，提高靈活性、準(zhǔn)確度、安全性，節(jié)約成本。在居家領(lǐng)域，機(jī)器人自動充電真空吸塵器、拖地機(jī)和割草機(jī)解放了我們的時間。如今，智能機(jī)器人用于抗擊COVID-19疫情，利用紫外線對工作地點(diǎn)、醫(yī)院和飛機(jī)進(jìn)行消毒。

ams OSRAM為智能機(jī)器人提供廣泛的傳感器和照明解決方案，包括精準(zhǔn)且緊湊的飛行時間距離測量傳感器、LIDAR系統(tǒng)、3D成像傳感器(路徑掃描傳感器、人臉識別、物體避讓)和位置傳感器(電機(jī)驅(qū)動和聯(lián)合位置傳感)。要提高機(jī)器人的性能與精度，使其更加智能，我們的解決方案是不二之選。

3D機(jī)器視覺系統(tǒng)

目前3D機(jī)器視覺系統(tǒng)正在興起，尤其在智能機(jī)器人等需要3維辨識等應(yīng)用中。借助ams OSRAM的技術(shù)，客戶能夠基于3D傳感三種主流全技術(shù)打造顛覆性的3D機(jī)器視覺系統(tǒng)：主動立體視覺(ASV)、飛行時間(ToF)和結(jié)構(gòu)光(SL)。

比如，在日益普及的協(xié)作機(jī)器人，以及生產(chǎn)區(qū)或倉庫搬運(yùn)物品的自動化導(dǎo)向車(AGV)中，ams OSRAM的3D傳感器能提高使用過程中的安全性并避免碰撞。

- Mira系列是ams OSRAM面掃描傳感器之一，這是一種全局快門CMOS圖像傳感器，在全圖像分辨率下，其最大幀速率為120fps。Mira系列具有量子效率QE近紅外增強(qiáng)功能，主打產(chǎn)品Mira 130可在940nm波長下提高36%-40%量子效率。搭配ams OSRAM高效率紅外光源，Mira系列有助于降低整個系統(tǒng)功耗。

基于ams OSRAM的Mira系列、新款Belago 1.1點(diǎn)陣投影儀的3D傳感設(shè)計，可以在智能門鎖、人臉支付等終端中實現(xiàn)快捷且高度安全的身份驗證。

- NanEye攝像頭模組小如針頭，最小尺寸僅為0.75mm×0.75mm，采用卷簾式曝光。這款微型攝像頭模組分為面向消費(fèi)類應(yīng)用的NanEyeC以及面向醫(yī)療用途的NanEyeM。

無論是集成到AR/VR頭盔中，實現(xiàn)人眼或面部追蹤功能，還是在微型無人機(jī)或智能機(jī)器人中幫助檢測物體和避免碰撞，甚至可以用于益智玩具中提供駕駛員視角的汽車模型或飛機(jī)模型等，兼具廣角視野和良好的焦深的微型NanEye系列都可以為開發(fā)人員提供巨大優(yōu)勢。

物流Logistics

物流是與智能機(jī)器人并列為機(jī)器視覺應(yīng)用提升最快的兩個市場之一。機(jī)器視覺在智能物流中的主要應(yīng)用是條形碼和二維碼識別、產(chǎn)品安全檢測等。

- 條形碼和二維碼讀取設(shè)備通常支持以下兩個應(yīng)用之一：自動數(shù)據(jù)捕獲(ADC)和自動檢測(AI)。用于零售、銷售終端機(jī)、快遞收派和倉庫管理的手持ADC掃描儀基于激光、線成像傳感器或陣列成像器。AI掃描儀通常是固定的編碼讀取器，用于工業(yè)安裝和包裹分揀應(yīng)用。

如今成像傳感器陣列可提供更卓越的性能和可靠性，取代基于激光的線陣成像器的趨勢日益明顯。ams OSRAM的CMOS成像傳感器，具有全局快門功能，可輕松集成至掃描儀，無論是用于ADC還是AI應(yīng)用。

- 產(chǎn)品安全檢測是指在進(jìn)行條形碼和二維碼信息采集時，機(jī)器視覺系統(tǒng)同時進(jìn)行物流產(chǎn)品的圖形、尺寸、重量等信息的采集，并通過對產(chǎn)品圖像的處理，進(jìn)行違禁品、危險品圖像監(jiān)測對比，從而提高物流運(yùn)輸安全。

- 容積和距離測量。ams OSRAM的解決方案支持用于容積和距離測量的3D測量。使用容積測量可跟蹤全自動化倉庫中各種包裹的尺寸;距離測量確保自動化倉庫中的機(jī)器人無風(fēng)險移動。

ams OSRAM提供所有3D技術(shù)的關(guān)鍵元器件，以及1D ToF傳感器解決方案，全面支持單區(qū)/單對象和多區(qū)/多對象檢測功能。

基于高功率效率光源、高性能圖像傳感和3D傳感，可形成一套完整的機(jī)器視覺分揀系統(tǒng)，實現(xiàn)更高效率、更安全可靠的自動化智能物流。

運(yùn)動分析和智能交通系統(tǒng)Motion Analysis & ITS

運(yùn)動/動作分析和智能交通系統(tǒng)(ITS)也是不容忽視的機(jī)器視覺應(yīng)用市場。ams OSRAM基于VCSEL的3D傳感方案、面掃描圖像傳感器等是實現(xiàn)這兩個市場目標(biāo)需求的關(guān)鍵。

- 運(yùn)動分析運(yùn)用了2D或3D配置的運(yùn)動捕捉和分析技術(shù)，可用于各種應(yīng)用，包括生產(chǎn)工藝審查、運(yùn)動表現(xiàn)分析、增強(qiáng)版電影應(yīng)用以及舞蹈和體育比賽。

在生產(chǎn)應(yīng)用中，運(yùn)動分析軟件會根據(jù)時間來計算距離、速度、加速度和變形角度等參數(shù)。隨后，利用這些數(shù)據(jù)優(yōu)化、校正制造工藝或增強(qiáng)運(yùn)動表現(xiàn)，甚至還可以在電影或游戲中創(chuàng)建替身。

對于商業(yè)應(yīng)用，往往需要通過運(yùn)動分析來了解人們的行為，以滿足優(yōu)化業(yè)務(wù)需求，這將有助于改善人們的生活。很多典型應(yīng)用(如足跡跟蹤、熱圖分析和停留時間分析等)都具備3D功能，力求提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

ams OSRAM基于VCSEL的泛光照明器是飛行時間(ToF)3D解決方案的關(guān)鍵元器件，尤其在實現(xiàn)超廣角時更加關(guān)鍵，可進(jìn)行精準(zhǔn)的動作捕獲以便于進(jìn)一步運(yùn)動分析。

- ITS(智能交通系統(tǒng))設(shè)備規(guī)范通常要求全局快門像素、高快門效率和高動態(tài)范圍(HDR)。每個通道所需的分辨率范圍通常介于600至1200像素之間。

ams OSRAM的CMOS成像傳感器包括CMV2000、CMV4000、CMV8000和CMV12000，可滿足所有這些需求，已被廣泛使用于ITS應(yīng)用，如交通法規(guī)執(zhí)法、通行收費(fèi)和流量管理等。

原文標(biāo)題：機(jī)器視覺這么火，哪些上游關(guān)鍵技術(shù)能助你制勝市場?

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