聚焦機(jī)器視覺核心技術(shù),思特威賦能主流工業(yè)智能化應(yīng)用

工業(yè)機(jī)器視覺一直是生產(chǎn)和制造領(lǐng)域的得力助手，猶如生產(chǎn)線上的"明眸"，為質(zhì)量控制、自動化生產(chǎn)、產(chǎn)品識別和監(jiān)測等任務(wù)提供了無可比擬的精準(zhǔn)性和效率。然而，隨著科技的飛速發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)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(yù)測，未來四年內(nèi)，工業(yè)CIS市場將保持高速增長，到2027年市場規(guī)模將達(dá)到13.02億美元。

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

作為以應(yīng)用發(fā)展趨勢為產(chǎn)品技術(shù)導(dǎo)向的企業(yè)，思特威歸納總結(jié)了工業(yè)各應(yīng)用領(lǐng)域/應(yīng)用場景對于智能化圖像處理的實(shí)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(shù)引領(lǐng)工業(yè)視覺革新

與其他領(lǐng)域采取的卷簾快門(Rolling Shutter)曝光方式不同，高速運(yùn)動物體造成的形變偽影可能產(chǎn)生的誤差將在機(jī)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(yīng)用和智能交通系統(tǒng)的首選。

面陣應(yīng)用全景解析

在全局快門技術(shù)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(jī)器視覺應(yīng)用領(lǐng)域，并著手研發(fā)SmartGS?技術(shù)。基于該技術(shù)，思特威迅速推出了全球首顆采用BSI像素架構(gòu)和全局快門技術(shù)的圖像傳感器產(chǎn)品，并成功應(yīng)用于工業(yè)面陣圖像傳感器領(lǐng)域。目前此技術(shù)已經(jīng)迭代到第二代SmartGS^?-2，相較于第一代技術(shù)大大提升了夜視效果，感度和高溫性能。在第二代的基礎(chǔ)上思特威2022年又推出了SmartGS^?-2 Plus技術(shù)，通過High Density MIM(HD MIM)技術(shù)進(jìn)一步提升性能。與前代技術(shù)相比，SmartGS^?-2 Plus技術(shù)能夠帶來顯著的噪聲性能改進(jìn)。依托SmartGS^?-2 Plus技術(shù)優(yōu)勢，面陣系列產(chǎn)品取得了突破性的噪聲性能改進(jìn)，對比前代技術(shù)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(shù)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(lǐng)先的高性能產(chǎn)品，如最新SmartGS^?-2 Plus技術(shù)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(diǎn)，可大幅提高高端機(jī)器視覺應(yīng)用對高速移動零件的檢測能力，實(shí)現(xiàn)在低照度環(huán)境下的高質(zhì)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(jī)器視覺應(yīng)用帶來了更精確、高效的視覺檢測、質(zhì)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(zhì)。

1.新能源材料檢測

其高精度圖像采集功能使其能夠?qū)︿囯姵睾凸夥姘暹M(jìn)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(diǎn)或異物，確保電池制造過程中的一致性和高質(zhì)量。

SmartGS^?面陣系列產(chǎn)品應(yīng)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(zhì)量檢測

PCB板作為電子產(chǎn)品的基礎(chǔ)組件，其質(zhì)量和性能直接影響著整個(gè)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(zhǔn)捕捉PCB板表面的細(xì)微缺陷和異常情況。通過實(shí)時(shí)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(zhì)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(zhì)量與性能達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。

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

3.半導(dǎo)體晶圓表面檢測

晶圓表面的微小缺陷或污點(diǎn)可能對半導(dǎo)體器件的性能產(chǎn)生重大影響，導(dǎo)致制造出的芯片存在質(zhì)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(zhǔn)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(zhì)量問題，從而提升了半導(dǎo)體生產(chǎn)線的質(zhì)量控制能力和生產(chǎn)效率。

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

4.工業(yè)機(jī)器臂/人

工業(yè)機(jī)器人在執(zhí)行任務(wù)時(shí)，需要準(zhǔn)確感知周圍環(huán)境，并進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋以確保精準(zhǔn)操作和安全性。傳統(tǒng)的視覺技術(shù)在此情景下可能存在響應(yīng)速度不夠快、圖像捕獲不夠精準(zhǔn)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(shù)和高分辨率的優(yōu)勢，能夠?qū)崟r(shí)捕獲高清晰度圖像并迅速處理，為工業(yè)機(jī)器人提供更準(zhǔn)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(jī)器人的操作精準(zhǔn)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(jī)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(yīng)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(jìn)行精準(zhǔn)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(zhǔn)確性。全局快門技術(shù)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(shù)，采用并行電壓域讀取結(jié)構(gòu)，大幅提升了最大快門速度，完善對高速運(yùn)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(shí)采用大Pixel的BSI工藝設(shè)計(jì)，使暗光下的感光度較前代技術(shù)產(chǎn)品實(shí)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(zhuǎn)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(shí)由于運(yùn)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(shí)間段內(nèi)捕獲整個(gè)圖像的數(shù)據(jù)，避免運(yùn)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?qū)崿F(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(shù)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(zhǔn)確性和效率。

ITS系列產(chǎn)品應(yīng)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(jī)器視覺支持助力產(chǎn)業(yè)精細(xì)檢測

工業(yè)線陣應(yīng)用全景解析

制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級帶來對高端工業(yè)相機(jī)的巨大需求，思特威憑借深厚的技術(shù)支撐，自2022年首次推出線陣圖像傳感器SC430LA后，快速發(fā)力，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器視覺應(yīng)用在高端工業(yè)級應(yīng)用領(lǐng)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(dú)有的SmartClarity^?-3技術(shù)打造，結(jié)合全新升級的BSI像素工藝和掩膜拼接技術(shù)，利用思特威卓越的模擬電路設(shè)計(jì)，具備高分辨率、高QE、低能耗、高行頻四大特點(diǎn)，可大幅提高高端工業(yè)線性相機(jī)應(yīng)用的檢測能力，全天候?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)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(zhǔn)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(shù)來實(shí)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(shí)際應(yīng)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(jìn)行高速、高清晰度的掃描，捕捉細(xì)微的瑕疵和異常。其線狀成像結(jié)構(gòu)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(yīng)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(jìn)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(xì)微的特征和較大的面積，傳統(tǒng)的成像技術(shù)難以精準(zhǔn)捕捉其細(xì)微缺陷，例如氣泡、污點(diǎn)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(zhì)量，并提高生產(chǎn)效率。

LA線陣系列產(chǎn)品應(yīng)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(zhì)量檢測

智能制造流水線質(zhì)量檢測中存在著一些挑戰(zhàn)。這些流水線需要進(jìn)行高效率、高精度的質(zhì)量監(jiān)測，以確保產(chǎn)品的一致性和高品質(zhì)。然而，傳統(tǒng)的成像技術(shù)往往無法滿足高速運(yùn)行下的流水線需求，無法準(zhǔn)確捕捉流水線上的細(xì)微瑕疵和缺陷。思特威LA線陣系列產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)高頻率的圖像采集，并能精準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)流水線的即時(shí)監(jiān)測和質(zhì)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(yīng)用場景三:賦能智能制造流水線質(zhì)量檢測

隨著科技的快速發(fā)展，機(jī)器視覺技術(shù)正在成為現(xiàn)代工業(yè)的核心驅(qū)動力，引領(lǐng)著生產(chǎn)和制造領(lǐng)域的創(chuàng)新與進(jìn)步。思特威作為機(jī)器視覺領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，不斷探索并引入新的技術(shù)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(lǐng)域的客戶提供多樣化且精準(zhǔn)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(shù)突破，加快推出更多高性能機(jī)器視覺應(yīng)用產(chǎn)品，為思特威高端產(chǎn)品矩陣的持續(xù)豐富注入強(qiáng)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)