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技术趋势
Technology Trends

CMOS成像器

CMOS 成像器瞄准高速应用场景

更高帧率的CMOS成像器为智能交通应用带来多重曝光及宽动态范围成像特性。

文/Arnaud Destruels；Sony Image Sensing Solution Europe

可以肯定地说，生产线效率一
直是关注的焦点——不管是在传统行
业，亦或是在那些对生产工艺和技术
依赖度很高的行业（如奢华的钟表行
业）都是如此。毋庸置疑，机器视觉
已经在提升生产效率方面发挥着重要
作用，不过其面临的挑战也日趋严峻。
为了满足这些要求并继续提升生
产率和质量，工业视觉系统将需要再
图1：工作中的宽动态范围成像，a）使用区域增益，b）不使用区域增益。
次实现巨大飞跃。如果我们看看诸如
机器人生产线这样的系统，就会发现， 引脚器件或高成本器件，这一必要性 单。当子装配体中被捕获的部分元器
现在这些生产线已经能够以异乎寻常 就更大。这样一来，配备高帧率相机 件刚好位于某些大型器件的阴影中，
的高速度制造高度复杂的产品。 以及能实现高速数据传输通信接口的 或者为了有效捕获相对于基底对比度
一个典型的例子就是印刷电路板 系统，也就必不可少了——目的是确 较低的元器件图像而采用高亮度照明
（PCB）的装配，SMT 贴装设备（通 保能够连续传送全分辨率图像，以实 时，会导致图像的其他部件产生的眩
常称为贴片机）能以每秒 30 多片的 现快速处理。 光现象。这是一项主要的挑战。
速度进行元器件贴装——相当于每小 然而，系统要求的并不仅仅是速度。
时贴装 100,000 多片。 后端处理／宽动态范围成像
因此，贴装精度备受关注。要确 照明 这些问题，或多或少可以通过后
保能够发现器件贴装错误的 PCB 板 在高效的工业图像处理中，照明 端计算机系统上运行的图像处理软件
并阻止其进入最终装配线，仔细的检 发挥着非常关键的作用。感兴趣区域 来解决。不过，要让电路板在单幅图
测环节至关重要。 的照明（由 LED 或其他光源提供）必 像中被捕获，就需要做出一些折衷，
此外，还有极其重要的一点是能 须足够强，以最小化相机的曝光时间。 其最终结果就是可能会牺牲检测的准
够尽可能快速地发现贴装错误，以防 另外，必须严格控制照明的角度， 确度。
止有更多其他器件被贴装到已经不满 以实现高对比度，让关键特征能够从 这里，由 CMOS 成像器产生的
足安装容差的电路板上，造成不必要 背景中被识别并读取。 更高帧率，能够克服这个问题，并获
的浪费。 类似地，照明的均匀性也扮演着 得照明的均匀性——这是通过一种称
因此，有必要在生产线上采用机 重要角色，它能减少软件在检测每个 为宽动态范围（WDR）成像的处理
器视觉系统并在各装配台之间采用全 被装配器件时所需的后处理时间。 来实现的（见图 1）。该技术使用了多
板检测系统。如果生产线中包含有多 然而，事情很少像听起来那么简 幅连拍图像，其中每幅图像的曝光时

14 May/Jun 2017 视觉系统设计 Vision Systems Design China