【中國(guó)傳動(dòng)網(wǎng) 技術(shù)前沿】 隨著制造業(yè)自動(dòng)化的最新趨勢(shì)推動(dòng)工業(yè)4.0“智能工廠”的采用，需要對(duì)視覺(jué)系統(tǒng)進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)變得至關(guān)重要。然而，要推動(dòng)這種不斷提高的自動(dòng)化和控制水平，也必須推進(jìn)使這些系統(tǒng)發(fā)揮效用的器件-包括用于工業(yè)視覺(jué)攝像機(jī)的圖像傳感器，才能使這互聯(lián)的未來(lái)成為可能。對(duì)于任何給定的器件，這些進(jìn)展的范圍最終將在整個(gè)數(shù)據(jù)表中體現(xiàn)，所涉及的高水平趨勢(shì)可以分為幾個(gè)主要領(lǐng)域。

在幾乎每一個(gè)成像應(yīng)用中，改進(jìn)的成像能力通常與提高分辨率的需求密切相關(guān)——提供更多的像素到物體上以更好地解決其特征。對(duì)于圖像傳感器，可以通過(guò)減小像素尺寸（以給定的光學(xué)格式實(shí)現(xiàn)更高分辨率）或轉(zhuǎn)向更大的器件來(lái)滿足這種需求。但是對(duì)于工業(yè)成像而言，這種朝向更高分辨率發(fā)展的趨勢(shì)需要保留（甚或提高）器件的幀速率。因此，除了更高的分辨率之外，圖像傳感器還需要提供增加的帶寬——芯片每秒的數(shù)據(jù)量，以提高圖像分辨率而不減慢生產(chǎn)線速度。重要的一點(diǎn)是隨著計(jì)算機(jī)接口（如USB3.1、10GigE等）的速度不斷增加，圖像傳感器的帶寬在整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流中不構(gòu)成數(shù)據(jù)瓶頸。

推動(dòng)實(shí)施工業(yè)4.0的一個(gè)關(guān)鍵因素，是通過(guò)在整個(gè)工廠樓層部署智能攝像機(jī)，嵌入式成像技術(shù)的興起。然而，要想獲得高效率，這些嵌入式攝像機(jī)必須是緊湊的，以最小的功耗工作，而且成本低-通過(guò)從多方面選擇用于攝像機(jī)設(shè)計(jì)的圖像傳感器，使這些因素成為可能。

例如，實(shí)現(xiàn)緊湊的攝像機(jī)，不僅要使用小像素圖像傳感器，還要將實(shí)施一個(gè)完整攝像機(jī)設(shè)計(jì)所需的支持電路最小化的架構(gòu)。通過(guò)對(duì)圖像傳感器使用低壓輸出，可降低功耗，這使得在整個(gè)攝像機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中都使用低功耗器件成為可能，而且通過(guò)在圖像傳感器設(shè)計(jì)中明智的選擇，可以控制成本-不僅對(duì)于圖像傳感器，還對(duì)于攝像機(jī)的整個(gè)物料單。

此外，雖然一些工業(yè)應(yīng)用需要目前只有CCD圖像傳感器才能提供的關(guān)鍵圖像質(zhì)量和圖像均勻性，但由于CMOS圖像傳感器具有擴(kuò)展的特征集(包括高數(shù)據(jù)帶寬)，當(dāng)今許多工業(yè)成像應(yīng)用通常依賴CMOS圖像傳感器。雖然對(duì)于許多應(yīng)用，這些CMOS器件提供的圖像質(zhì)量已經(jīng)足夠了，但仍有提高整體圖像質(zhì)量的可能，特別是在通過(guò)減少固定模式噪聲來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像均勻性等領(lǐng)域。

為了實(shí)現(xiàn)這些進(jìn)步，圖像傳感器供應(yīng)商不僅需要專為工業(yè)市場(chǎng)開(kāi)發(fā)的技術(shù)，還需要為其它類似的成像市場(chǎng)開(kāi)發(fā)的技術(shù)。最初為汽車(chē)和安防成像而開(kāi)發(fā)的高動(dòng)態(tài)范圍(HDR)設(shè)計(jì)可以適用于工業(yè)視覺(jué)，以便在可能無(wú)法很好控制照明的情況下提高成像能力。最初為汽車(chē)或消費(fèi)電子市場(chǎng)設(shè)計(jì)的小像素架構(gòu)，可以直接被采用，也可以擴(kuò)大到更大的格式，以提供更大的像素全井容量。(這種技術(shù)可利用到兩個(gè)方向-為工業(yè)視覺(jué)開(kāi)發(fā)的全局快門(mén)像素架構(gòu)也可以轉(zhuǎn)向用于其它類似的應(yīng)用中。)此外，3DTOF、多光譜和高光譜成像等新興技術(shù)的使用將隨著這些技術(shù)的成像能力與所需的更大處理能力相一致而繼續(xù)擴(kuò)大以充分利用。

雖然所有這些圖像傳感器趨勢(shì)-增加的帶寬、更支持嵌入式視覺(jué)系統(tǒng)、提高圖像質(zhì)量和均勻性以及技術(shù)的平衡利用-都可以歸為“提高的性能”，但每一種趨勢(shì)都對(duì)工業(yè)視覺(jué)系統(tǒng)的繼續(xù)采用及其向未來(lái)的“智能工廠”的擴(kuò)展產(chǎn)生單獨(dú)而重要的影響。隨著制造業(yè)所使用的自動(dòng)化和系統(tǒng)智能水平不斷提高，視覺(jué)系統(tǒng)-以及使其發(fā)揮效用的圖像傳感器-將繼續(xù)在這些技術(shù)的實(shí)施中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。