隨著現代世界的自動化，感知在所有領域的重要性都在上升。傳感器有許多類型，從最簡單的監測單個參數(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用中。在工業領域，它們可監控安全、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。

設計挑戰

設計相機系統可能具有挑戰性，并且在工業應用中，由于環境(溫度、濕度、污垢、電尖峰)而可能會有更多的挑戰——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，它可以決定設計的成敗。

傳感器分辨率是要做出的關鍵決定之一——捕獲的圖像或視頻流必須足夠詳細且足夠快，以便監控它的人員(或軟件)能夠以所需的速度挑選出細節。然而，增加分辨率，同時以下游電子設備無法處理的速度運行，將增加傳感器的成本，且需要更多帶寬來傳輸和存儲容量，從而進一步增加成本。因此，指定的傳感器必須足以完成任務，但不能過度指定。

分辨率也與功耗有關，在系統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備——如無人機、便攜式測試儀、物聯網(IoT)設備，甚至是在工廠和倉庫中越來越常見的自動導引車(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，過多的功耗會導致過多的散熱，最終產生影響整體圖像質量的噪聲。

在現代工業環境的許多應用中，相機執行不同的任務，每一個都需要不同的分辨率。例如，一個簡單的檢測應用可以使用低分辨率相機，而需要檢查詳細特征的應用將部署高分辨率相機。

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計，從而大大增加了設計任務(和時間)。即使設計完成，從規模經濟中獲益的能力也會減弱，因為每個設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，導致許多公司首次采用該技術。然而，學習曲線可能非常陡峭——甚至對于有經驗的設計人員來說，設計也可能很棘手。

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，但設計人員更愿意只完成“理想世界”中的一個設計。然而，這似乎是不可能的，因為需要使用不同的傳感器來優化每個相機以適應特定的應用。

不過，安森美(onsemi)的PYTHON和XGS系列先進圖像傳感器，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標準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2620萬像素的分辨率。

具有已知性能的高達4500萬像素的單個相機硬件設計(以及另一個更高分辨率的相機)在很大程度上滿足了設計人員只設計一次的愿望，顯著減少了設計時間和風險，同時可在制造中實現規模經濟。此外，固件等知識產權(IP)可以在整個系列相機中重復使用，如果需要更新硬件固件，只需進行一次，從而減少設計維護成本。

安森美提供多種開發工具，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進行HiSPi到MIPI轉換的X-Cube參考設計。X-Cube還使用DevSuite軟件進行圖像捕獲、處理和分析。

原文標題：采用家族式方案開發工業視覺系統

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審核編輯：湯梓紅