隨著現(xiàn)代世界的自動化，感知在所有領(lǐng)域的重要性都在上升。傳感器有許多類型，從最簡單的監(jiān)測單個參數(shù)(如光或溫度)的器件到更精密的器件，如能以驚人的幀速率記錄整個場景以供分析的圖像傳感器。

圖像傳感器越來越受歡迎，并被用于從普通到不可思議的許多應(yīng)用中。在工業(yè)領(lǐng)域，它們可監(jiān)控安全、檢查流程、檢查成品或在制品(WiP)、檢查任何平板顯示器，甚至拍攝您特別喜歡的好萊塢電影。與員工不同的是，圖像傳感器不會遺漏任何東西，并可以24/7/365全天候工作。

設(shè)計挑戰(zhàn)

設(shè)計相機(jī)系統(tǒng)可能具有挑戰(zhàn)性，并且在工業(yè)應(yīng)用中，由于環(huán)境(溫度、濕度、污垢、電尖峰)而可能會有更多的挑戰(zhàn)——一個很長的列表。但最基本的決定通常是感知元件，即圖像傳感器，它可以決定設(shè)計的成敗。

傳感器分辨率是要做出的關(guān)鍵決定之一——捕獲的圖像或視頻流必須足夠詳細(xì)且足夠快，以便監(jiān)控它的人員(或軟件)能夠以所需的速度挑選出細(xì)節(jié)。然而，增加分辨率，同時以下游電子設(shè)備無法處理的速度運(yùn)行，將增加傳感器的成本，且需要更多帶寬來傳輸和存儲容量，從而進(jìn)一步增加成本。因此，指定的傳感器必須足以完成任務(wù)，但不能過度指定。

分辨率也與功耗有關(guān)，在系統(tǒng)由市電供電的許多情況下，這不是問題。但對于電池供電的設(shè)備——如無人機(jī)、便攜式測試儀、物聯(lián)網(wǎng)(IoT)設(shè)備，甚至是在工廠和倉庫中越來越常見的自動導(dǎo)引車(AGV)——過度指定的傳感器會大大減少充電之間的有用工作時間。此外，過多的功耗會導(dǎo)致過多的散熱，最終產(chǎn)生影響整體圖像質(zhì)量的噪聲。

在現(xiàn)代工業(yè)環(huán)境的許多應(yīng)用中，相機(jī)執(zhí)行不同的任務(wù)，每一個都需要不同的分辨率。例如，一個簡單的檢測應(yīng)用可以使用低分辨率相機(jī)，而需要檢查詳細(xì)特征的應(yīng)用將部署高分辨率相機(jī)。

雖然這種方法避免了過度指定傳感器的弊端，但它確實需要針對每種分辨率使用不同的傳感器。然而，在許多情況下，每個傳感器都需要不同的設(shè)計，從而大大增加了設(shè)計任務(wù)(和時間)。即使設(shè)計完成，從規(guī)模經(jīng)濟(jì)中獲益的能力也會減弱，因為每個設(shè)計都使用不同的組件。

圖像傳感器的便利性和價值使其廣受歡迎，導(dǎo)致許多公司首次采用該技術(shù)。然而，學(xué)習(xí)曲線可能非常陡峭——甚至對于有經(jīng)驗的設(shè)計人員來說，設(shè)計也可能很棘手。

家族式方案帶來益處

盡管需要一系列具有不同功能集的不同分辨率的相機(jī)，但設(shè)計人員更愿意只完成“理想世界”中的一個設(shè)計。然而，這似乎是不可能的，因為需要使用不同的傳感器來優(yōu)化每個相機(jī)以適應(yīng)特定的應(yīng)用。

不過，安森美(onsemi)的PYTHON和XGS系列先進(jìn)圖像傳感器，采取了“家族式”方法。雖然七種不同的XGS傳感器提供從230萬像素(MP)到4500萬像素的一系列分辨率，但所有器件都具有與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)29毫米 x 29毫米布局兼容的通用尺寸。在更高的分辨率下，2000萬像素到4500萬像素范圍的4個XGS器件也具有通用的占位。PYTHON系列采用了類似的方法，提供從130萬像素到高達(dá)2620萬像素的分辨率。

具有已知性能的高達(dá)4500萬像素的單個相機(jī)硬件設(shè)計(以及另一個更高分辨率的相機(jī))在很大程度上滿足了設(shè)計人員只設(shè)計一次的愿望，顯著減少了設(shè)計時間和風(fēng)險，同時可在制造中實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)。此外，固件等知識產(chǎn)權(quán)(IP)可以在整個系列相機(jī)中重復(fù)使用，如果需要更新硬件固件，只需進(jìn)行一次，從而減少設(shè)計維護(hù)成本。

安森美提供多種開發(fā)工具，包括帶有硬件平臺和DevSuite軟件的演示套件用于傳感器評估，以支持剛接觸圖像感知的設(shè)計人員。還提供X-Celerator平臺，其FPGA代碼直接與Altera和Xilinx接口，并提供使用Lattice FPGA進(jìn)行HiSPi到MIPI轉(zhuǎn)換的X-Cube參考設(shè)計。X-Cube還使用DevSuite軟件進(jìn)行圖像捕獲、處理和分析。

原文標(biāo)題：采用家族式方案開發(fā)工業(yè)視覺系統(tǒng)

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審核編輯：湯梓紅