面向工業(yè)條形碼閱讀器應用的低成本高性能圖像傳感器

作者：Teledyne-e2v 公司資深營(yíng)銷(xiāo)工程師Gareth Powell 時(shí)間：2020-06-04 來(lái)源：電子產(chǎn)品世界

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伴隨著(zhù)當今更低成本和更高性能的工業(yè)相機的趨勢,對CMOS圖像傳感器也提出了更高的要求,需要通過(guò)設計系統級芯片(SoC)來(lái)實(shí)現這一目標。為實(shí)現該目標,需通過(guò)3D芯片堆棧和背照(back side illuminated ,BSI)技術(shù),把多個(gè)圖像處理任務(wù)集成到單一器件中。在未來(lái)將會(huì )出現具有精密的機器學(xué)習和專(zhuān)有的智能計算芯片結合圖像擷取功能的解決方案,創(chuàng )造出緊湊的高速運算視覺(jué)系統。

本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/202006/413880.htm

摘要

可是在實(shí)現嶄新的大型技術(shù)集成之前,必需掃除兩個(gè)主要發(fā)展障礙 — 芯片的熱量管理和功耗。

現在,先進(jìn)的前照(front side illuminated ,FSI) CMOS傳感器集成了模擬和數字功能,實(shí)現了成本和效能兼具的解決方案。能夠達成這些目標,關(guān)鍵在于把有利于系統效能及嵌入到圖像傳感器SOC等各種因素的巧妙分隔。在這里,分隔圖像系統應用以及諸如CPU、FPGA和DSP等已有圖像處理器件的角色是核心因素,因功能重覆會(huì )導致成本上升。而開(kāi)發(fā)一個(gè)能夠為目標應用市場(chǎng)提供可行方案,以達到大規模量產(chǎn)(以實(shí)現最低生產(chǎn)成本)的標準圖像SOC產(chǎn)品,事前需要兩個(gè)模塊的深入對話(huà)。

終端相機產(chǎn)品的主要的市場(chǎng)參與者,包括硬件、軟件、系統建構者和光學(xué)工程師,以及一個(gè)多范疇的圖像傳感器開(kāi)發(fā)隊伍,都在貢獻著(zhù)各自在半導體科技和終端相機產(chǎn)品技術(shù)和應用的知識,尋找創(chuàng )新的產(chǎn)品解決方案。

本文將介紹一款面向條形碼讀碼器和其它嵌入式視覺(jué)應用的CMOS圖像傳感器系列產(chǎn)品、它們的應用實(shí)例,以及一些未來(lái)發(fā)展趨勢。

條形碼 — 現今最流行的編碼系統以及相關(guān)閱讀技術(shù)概況

在以節假日及季節性消費零售和網(wǎng)上購物的行業(yè)中,物流運輸、制造和批發(fā)等行業(yè)每日掃描逾50億個(gè)條形碼。隨著(zhù)1970年代全球首個(gè)條形碼在一包口香糖上出現,現在它顯然是最流行的可讀編碼系統,并且不斷發(fā)展新的應用范圍。一維條形碼是首個(gè)出現的條形碼(并因印刷技術(shù)進(jìn)步,面積不斷變小),而它仍然是主流技術(shù),可見(jiàn)于零售、運輸和物流及其它行業(yè)的UPC(獨有產(chǎn)品碼)應用。二維條形碼有多種不同的規格,提供相較一維碼更多的可編程數據:一維碼最大可載入20-25字符,且取決于條形碼類(lèi)型;二維碼最大可以加載超過(guò)2000個(gè)字符。除了一般的寫(xiě)入產(chǎn)品信息和明細功用外,二維條形碼也寫(xiě)入校驗和(checksum)以及其它校正技術(shù),以確保對印刷錯誤或破損的條形碼有更大的容錯能力。二維碼在一些特定行業(yè)已獲得大量應用,如自動(dòng)化制造行業(yè),零件的直接部件標示(direct part marking ,DPM)等。

二維條形碼閱讀技術(shù)升級大約在15年前開(kāi)始,因為它能夠同時(shí)閱讀二維碼和一維碼,并成為當今的市場(chǎng)主流。

UPC 一維碼

QR二維碼

PDF417 二維碼

Datamatrix 二維碼

圖1:條形碼范例

圖2:不是所有二維碼閱讀器都有同樣的功能

不是所有二維碼閱讀器都有同樣的功能

條形碼驗證和解碼系統正在快速發(fā)展并不斷改進(jìn),以提供更快、更緊湊、更低價(jià)格和更強大的閱讀功能。

雖然基于激光的一維閱讀器仍然在產(chǎn)和使用,閱讀系統最顯著(zhù)的技術(shù)進(jìn)步卻是來(lái)自二維閱讀器。二維閱讀器通過(guò)圖像傳感器,使得它能夠提供顯著(zhù)的演算能力,帶來(lái)之前不可能出現的附加功能。這些功能包括拍攝照片和錄取視頻,以及加入更多先進(jìn)功能,常見(jiàn)例子包括文件掃描、光學(xué)字符辨識(OCR,orthogonal character recognition)、物件辨認、尺寸量度,以及更多其它功能。

Teledyne-e2v 的圖像傳感器 是一款面向這一市場(chǎng)上的獨特產(chǎn)品,提供了各種二維傳感器選項以外的更多優(yōu)勢。其中一個(gè)主要原因是它經(jīng)設計專(zhuān)門(mén)用于條形碼閱讀,而不是一般面向多用途、消費性或車(chē)用市場(chǎng)的產(chǎn)品。這意味著(zhù)一種精確強大的解決方案,能夠滿(mǎn)足領(lǐng)先市場(chǎng)的條形碼閱讀器產(chǎn)品的一切要求。

Teledyne-e2v 近期開(kāi)發(fā)出一小像素低噪聲全局快門(mén)CMOS圖像傳感器系列產(chǎn)品,擁有獨特功能,能夠為自動(dòng)數據采集系統(Automatic Data Collection System,ADCS)和自動(dòng)辨識(Auto Identification,AI)市場(chǎng)應用帶來(lái)顯著(zhù)成本節省及/或性能提升的方案。在這一市場(chǎng)區間,雖然傳感器單元成本是最重要的因素,但諸如照明 / 光學(xué)鏡頭的降成本方案也需要一并考慮。