聚焦機器視覺核心技術,思特威賦能主流工業(yè)智能化應用

工業(yè)機器視覺一直是生產(chǎn)和制造領域的得力助手，猶如生產(chǎn)線上的"明眸"，為質量控制、自動化生產(chǎn)、產(chǎn)品識別和監(jiān)測等任務提供了無可比擬的精準性和效率。然而，隨著科技的飛速發(fā)展和應用領域的不斷拓展，對圖像傳感器的需求愈發(fā)迫切。據(jù)Yole最新預測，未來四年內，工業(yè)CIS市場將保持高速增長，到2027年市場規(guī)模將達到13.02億美元。

機器視覺技術正成為現(xiàn)代工業(yè)中的核心驅動力。作為創(chuàng)新領域的先行者之一，思特威在全球范圍內擁有顯著的技術影響力和市場地位。通過其技術領先的全局快門SmartGS?技術在無人機、QRC讀取器、智能移動家居設備等有廣泛應用。據(jù)TSR最新數(shù)據(jù)，2022全年思特威在無人機、QRC讀取器兩大領域市場份額均居全球首位。其中，思特威占全球消費類無人機避障市場份額約90%，預計2023年將以10%的年增長率持續(xù)增長。依托在這些機器視覺和智能電器領域的成功應用和技術優(yōu)勢切入，本文介紹思特威在工業(yè)相機和機器人領域的產(chǎn)品布局和前景。

作為以應用發(fā)展趨勢為產(chǎn)品技術導向的企業(yè)，思特威歸納總結了工業(yè)各應用領域/應用場景對于智能化圖像處理的實際需求，開拓了以下三大類別產(chǎn)品系列：面陣、智能交通系統(tǒng)(ITS)、線陣，全方位覆蓋主流工業(yè)智能化場景。

SmartGS^?技術引領工業(yè)視覺革新

與其他領域采取的卷簾快門(Rolling Shutter)曝光方式不同，高速運動物體造成的形變偽影可能產(chǎn)生的誤差將在機器視覺場景下被無限放大，擁有高幀率、無畸變的全局快門(Global Shutter)成為了工業(yè)面陣應用和智能交通系統(tǒng)的首選。

面陣應用全景解析

在全局快門技術方面，思特威公司具有先發(fā)優(yōu)勢。自2017年起，思特威便開始布局機器視覺應用領域，并著手研發(fā)SmartGS?技術?；谠摷夹g，思特威迅速推出了全球首顆采用BSI像素架構和全局快門技術的圖像傳感器產(chǎn)品，并成功應用于工業(yè)面陣圖像傳感器領域。目前此技術已經(jīng)迭代到第二代SmartGS^?-2，相較于第一代技術大大提升了夜視效果，感度和高溫性能。在第二代的基礎上思特威2022年又推出了SmartGS^?-2 Plus技術，通過High Density MIM(HD MIM)技術進一步提升性能。與前代技術相比，SmartGS^?-2 Plus技術能夠帶來顯著的噪聲性能改進。依托SmartGS^?-2 Plus技術優(yōu)勢，面陣系列產(chǎn)品取得了突破性的噪聲性能改進，對比前代技術產(chǎn)品，提升顯著，并且接近卷簾快門（RS）產(chǎn)品的噪聲性能。

在SmartGS^?-2 Plus技術的加持下，思特威在2021年開始布局工業(yè)用面陣圖像傳感器系列產(chǎn)品，并不斷推出業(yè)界領先的高性能產(chǎn)品，如最新SmartGS^?-2 Plus技術產(chǎn)品SC535HGS，具備低噪聲、5MP高分辨率、高量子效率（QE）、高滿阱電子（FWC）四大特點，可大幅提高高端機器視覺應用對高速移動零件的檢測能力，實現(xiàn)在低照度環(huán)境下的高質量圖像捕捉，提高生產(chǎn)效率。

思特威面陣系列產(chǎn)品可賦能以下四大場景智能化升級，確保無失真的成像和高速的圖像采集性能，為高端工業(yè)機器視覺應用帶來了更精確、高效的視覺檢測、質量控制和生產(chǎn)優(yōu)化能力，顯著提升工業(yè)生產(chǎn)的效率和品質。

1.新能源材料檢測

其高精度圖像采集功能使其能夠對鋰電池和光伏面板進行全面而高效的缺陷檢測。例如對于鋰電池，產(chǎn)品能夠捕捉薄膜或電極表面的微小瑕疵，例如氣泡、污點或異物，確保電池制造過程中的一致性和高質量。

SmartGS^?面陣系列產(chǎn)品應用場景一:賦能光伏面板等新能源材料檢測

2.電子產(chǎn)品質量檢測

PCB板作為電子產(chǎn)品的基礎組件，其質量和性能直接影響著整個電子產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。然而，在制造過程中，PCB板可能存在著各種潛在缺陷，例如焊接問題、線路連接異?；蛟骷笔У?。思特威SmartGS?面陣系列產(chǎn)品憑借其高精度的圖像采集功能，能夠精準捕捉PCB板表面的細微缺陷和異常情況。通過實時監(jiān)測和檢測這些問題，傳感器可以幫助及早發(fā)現(xiàn)并定位潛在的質量問題，有效提升了生產(chǎn)線的檢測能力和效率，最終確保了PCB板制造過程中的產(chǎn)品質量與性能達到預期標準。

SmartGS^?面陣系列產(chǎn)品應用場景二:賦能電子產(chǎn)品質量檢測

3.半導體晶圓表面檢測

晶圓表面的微小缺陷或污點可能對半導體器件的性能產(chǎn)生重大影響，導致制造出的芯片存在質量問題。然而，這些缺陷常常難以被肉眼觀察或傳統(tǒng)方法檢測出來。思特威面陣系列圖像傳感器憑借其高分辨率和高靈敏度，能夠精準捕捉晶圓表面的微小缺陷，例如氣泡、劃痕或異物。通過快速而精確的表面掃描和檢測，傳感器能及早識別并定位這些缺陷，有助于提前發(fā)現(xiàn)潛在質量問題，從而提升了半導體生產(chǎn)線的質量控制能力和生產(chǎn)效率。

SmartGS^?面陣系列產(chǎn)品應用場景三:賦能半導體晶圓表面檢測

4.工業(yè)機器臂/人

工業(yè)機器人在執(zhí)行任務時，需要準確感知周圍環(huán)境，并進行實時反饋以確保精準操作和安全性。傳統(tǒng)的視覺技術在此情景下可能存在響應速度不夠快、圖像捕獲不夠精準等問題，無法滿足工業(yè)自動化的高要求。思特威面陣系列產(chǎn)品以其全局快門技術和高分辨率的優(yōu)勢，能夠實時捕獲高清晰度圖像并迅速處理，為工業(yè)機器人提供更準確的視覺支持。這種高精度的視覺反饋有效地提高了工業(yè)機器人的操作精準度和安全性，大大提升了工業(yè)自動化制造的效率和可靠性。

SmartGS^?面陣系列產(chǎn)品場景四：賦能工業(yè)機器臂/人

智能交通系統(tǒng)(ITS)全景解析

ITS也面臨著和工業(yè)面陣應用類似的挑戰(zhàn)，需要在各種環(huán)境條件下對車輛和行人進行精準識別，而光線變化、車速、雨霧等因素會影響圖像的清晰度和準確性。全局快門技術被視為解決這些問題的有效手段。

思特威的ITS系列產(chǎn)品搭載第二代SmartGS^?技術，采用并行電壓域讀取結構，大幅提升了最大快門速度，完善對高速運動物體的清晰抓拍，兩款產(chǎn)品特別適用于ITS系統(tǒng)下對車牌及人臉的快速獲取和識別；同時采用大Pixel的BSI工藝設計，使暗光下的感光度較前代技術產(chǎn)品實現(xiàn)30%的提升，噪聲降低40%，暗電流降低97.6%。

賦能交通視覺產(chǎn)業(yè)轉型升級:

1.高速公路卡口系統(tǒng)

傳統(tǒng)攝像頭可能在高速車輛通過時由于運動造成圖像模糊或失真，而思特威面陣系列傳感器能夠在同一時間段內捕獲整個圖像的數(shù)據(jù)，避免運動造成的圖像模糊。此外，面陣CMOS圖像傳感器擁有高速圖像采集能力，能夠實現(xiàn)快速高清圖像采集和處理，從而提高了車輛識別的精度和速度。這種技術優(yōu)勢幫助解決了高速公路卡口在快速車輛通行過程中圖像識別的難題，提升了卡口數(shù)據(jù)采集的準確性和效率。

ITS系列產(chǎn)品應用場景:賦能高速公路卡口系統(tǒng)

LA線陣圖像傳感器系列：全方位機器視覺支持助力產(chǎn)業(yè)精細檢測

工業(yè)線陣應用全景解析

制造業(yè)轉型升級帶來對高端工業(yè)相機的巨大需求，思特威憑借深厚的技術支撐，自2022年首次推出線陣圖像傳感器SC430LA后，快速發(fā)力，實現(xiàn)了機器視覺應用在高端工業(yè)級應用領域的全新突破。目前思特威LA線陣系列已成長為思特威持續(xù)發(fā)展的重要引擎，覆蓋4K、8K、16K高分辨率。該系列產(chǎn)品基于思特威獨有的SmartClarity^?-3技術打造，結合全新升級的BSI像素工藝和掩膜拼接技術，利用思特威卓越的模擬電路設計，具備高分辨率、高QE、低能耗、高行頻四大特點，可大幅提高高端工業(yè)線性相機應用的檢測能力，全天候實現(xiàn)高質量圖像捕捉，保障檢測的效率和可靠性。

與以下三大工業(yè)場景高度契合:

1.新能源光伏面板檢測

新能源光伏面板檢測中的主要困難之一是需要準確檢測太陽能光伏面板的缺陷，例如表面瑕疵或生產(chǎn)過程中的異常。這些面板通常具有大面積，且需要高分辨率和高速度的成像技術來實現(xiàn)缺陷的精確檢測。此外，在檢測過程中，需確保光伏面板的表面光滑性和一致性，以確保其在實際應用中的效率和性能。LA線陣系列產(chǎn)品通過提供超高分辨率的成像能力，對太陽能光伏面板進行高速、高清晰度的掃描，捕捉細微的瑕疵和異常。其線狀成像結構使得在面板掃描過程中能夠持續(xù)、連貫地捕獲圖像數(shù)據(jù)，確保對光伏面板的全面檢測。

LA線陣系列產(chǎn)品應用場景一:賦能新能源光伏面板檢測

2.電動汽車和儲能鋰電池薄膜檢測

電動汽車和儲能鋰電池薄膜檢測中存在著一些挑戰(zhàn)。這些薄膜需要進行高精度的檢測，以確保其表面光滑度和無瑕疵性。由于薄膜通常具有極細微的特征和較大的面積，傳統(tǒng)的成像技術難以精準捕捉其細微缺陷，例如氣泡、污點或異物。LA線陣產(chǎn)品以其優(yōu)越的靈敏度和低噪聲性能，可連續(xù)、無縫地捕獲圖像，提供全面的檢測覆蓋面積，幫助確保產(chǎn)品質量，并提高生產(chǎn)效率。

LA線陣系列產(chǎn)品應用場景二:賦能電動汽車和儲能鋰電池薄膜檢測

3.智能制造流水線質量檢測

智能制造流水線質量檢測中存在著一些挑戰(zhàn)。這些流水線需要進行高效率、高精度的質量監(jiān)測，以確保產(chǎn)品的一致性和高品質。然而，傳統(tǒng)的成像技術往往無法滿足高速運行下的流水線需求，無法準確捕捉流水線上的細微瑕疵和缺陷。思特威LA線陣系列產(chǎn)品可實現(xiàn)高頻率的圖像采集，并能精準地檢測產(chǎn)品的表面缺陷，如瑕疵、異物或損壞。其高性能成像功能，有助于實現(xiàn)流水線的即時監(jiān)測和質量控制，提高產(chǎn)品制造的精度和效率。

LA線陣系列產(chǎn)品應用場景三:賦能智能制造流水線質量檢測

隨著科技的快速發(fā)展，機器視覺技術正在成為現(xiàn)代工業(yè)的核心驅動力，引領著生產(chǎn)和制造領域的創(chuàng)新與進步。思特威作為機器視覺領域的領導者，不斷探索并引入新的技術和產(chǎn)品，完善高端產(chǎn)業(yè)布局。目前，思特威已通過對面陣、ITS、線陣三大場景的探索，積累了豐富的產(chǎn)品矩陣，為不同領域的客戶提供多樣化且精準穩(wěn)定可靠的解決方案。未來，我們將繼續(xù)聚焦高端核心技術突破，加快推出更多高性能機器視覺應用產(chǎn)品，為思特威高端產(chǎn)品矩陣的持續(xù)豐富注入強勁的創(chuàng)新動能，助力加速高端CIS國產(chǎn)替代。

(注：本文登于《EEPW》2024.1-2)