探索采用 On Semiconductor CMOS 传感器的机器视觉应用

机器的发展进步无可阻挡，与此同时，在日益多样化的创新应用中，机器将愈发需要视觉功能。要使机器能够看到并解释来自现实世界的视觉信息，就需要通过图像传感器、系统组件和处理算法来实时捕获、分析和处理图像。

在构建机器视觉应用时存在关键的设计取舍，因此设计人员需要采用坚固耐用的产品组合，使他们能够涵盖多种用例与不同的性能层级。On Semiconductor (onsemi) 提供广泛的视觉产品组合，从高性能全局快门 CMOS 图像传感器到高性价比卷帘快门传感器，以及集成式板载图像系统处理方案（图 1）。

图 1：On Semiconductor 提供广泛的 CMOS 传感器，以满足各种应用的多样化需求。（图片来源：On Semiconductor）

全局快门传感器可同时捕捉所有像素，有效地定格瞬间。通过高帧率的全局快门传感器，机器视觉系统能够在快速、不可预测或高精度的环境中准确可靠地运行。但更高的帧率也意味着更大的功耗、带宽和发热。

卷帘快门传感器逐行读取图像，更加节能且富有性价比。不过，这种快门适用于静态或慢速移动的应用，如文档扫描或低成本智能设备。在这些应用中，尺寸、功率和预算比速度和精度更重要。

对视觉应用的需求在不断增长。

机器视觉应用需求的快速扩张是由不断提高的自动化程度、人工智能 (AI) 的融合以及各行各业日益增长的质量管控需求所推动的。复合年增长率预测约为 8% 至 13%，2025 年市场价值估计约为 160 亿美元至 230 亿美元。

对于产品设计人员来说，重要的是机器视觉正在突破其行业传统，成为消费电子、医疗保健以及包括农业和物流在内的广泛业务领域的核心属性。

设计人员正面临这样的机遇：将机器视觉融入消费智慧家居产品、机器人、汽车和医疗设备，使这些产品能够看到、解释并响应现实世界中正在发生的事情。

此类应用的成功很大程度上取决于如何在光学、功率、处理和连接性能之间取得平衡。凭借其强大的图像传感器产品阵容，onsemi 为设计人员提供了所需的多样化选项，以平衡速度、图像质量、集成度以及成本等多方面的考量。

全局快门方案

为了对快速移动场景实现无模糊清晰成像，设计人员可以采用 ARX383CSSM00SMKA0-CR 传感器。该器件是 0.3 兆像素全局快门传感器系列产品之一，具备 VGA 分辨率，可在全分辨率下提供高达每秒 120 帧 (fps) 的速度。这款器件不仅在低光照和强光条件下均能生成清晰、低噪点的图像，而且还能捕捉连续视频流和单帧图像，因此成为适合多种应用的通用解决方案。

AR0235CSSM00SMKA0-CR 器件是一款专为高速视觉系统而设计的 200 万像素全局快门传感器。该器件和 AR0235 的其他型号针对全分辨率下 120 fps 高速运动场景的精确快速捕捉性能进行了优化，以确保即使在快速移动的环境中也能彻底消除运动模糊。这使得该系列非常适合扫描和工业检测应用。

低成本全局快门的选择是 AR0145CSSM28SMKA0-CR 传感器，该器件是 60 fps 帧速率百万像素 CMOS 传感器系列的产品之一。该传感器采用纯 MIPI 接口，成为不需要较高分辨率的嵌入式视觉模块、紧凑型扫描仪和机器人的高性价比组件。

卷帘快门传感器

在卷帘快门分类中，onsemi 提供了包括 2 百万像素 AR0246NPSC10SMKA1-CR 器件在内的一系列产品。该产品具有可靠的中等分辨率成像功能，提供 1920 H x 1080 V 有源像素阵列。该产品专为低功耗、高性价比视觉系统而设计，可在嵌入式摄像机和智能监控等应用的图像质量和经济性之间取得平衡，以支持连续视频和单帧捕捉。

对于需要准确地快速捕捉移动场景且运行功耗较低的应用，设计人员可能会选择 500 万像素 AR0544CSSC11SMKA1-CP2 卷帘快门传感器。这款外形紧凑的高性能传感器可在隔行高动态范围 (LI-HDR) 模式下，提供高达 60 fps 和 30 fps 的高分辨率图像。

然后是 NOIP1SE2000A-LTI 传感器，这是一款带有集成板载图像信号处理器 (ISP) 的 200 万像素传感器。这使得传感器能够直接处理基本功能，例如自动曝光、色彩校正，甚至基本压缩。对于延迟和功率效率是关键因素且性能不受影响的应用，如无人机、可穿戴 AR/VR 系统或智能相机来说，这可能是一个显著的优势。

这些产品只是数百种 CMOS 传感器产品线中的一小部分。此外，onsemi 还提供配套产品，包括串行器/解串器芯片组、电源管理 IC、评估套件和开发板、嵌入式算法和调整工具，能为设计人员提供构建端到端视觉系统所需的完整生态系统。

结语

onsemi 拥有完整的 CMOS 传感器、配套组件和工具生态系统，能帮助设计人员攻克光学、电源、处理和连接方面的技术挑战。onsemi 产品阵容范围广、灵活性高，能够确保设计人员选择适合其具体需求的解决方案，为智慧家居、机器人、医疗保健和汽车技术等市场的进步铺平道路。