聚焦機器視覺(jué)核心技術(shù),思特威賦能主流工業(yè)智能化應用

工業(yè)機器視覺(jué)一直是生產(chǎn)和制造領(lǐng)域的得力助手，猶如生產(chǎn)線(xiàn)上的"明眸"，為質(zhì)量控制、自動(dòng)化生產(chǎn)、產(chǎn)品識別和監測等任務(wù)提供了無(wú)可比擬的精準性和效率。然而，隨著(zhù)科技的飛速發(fā)展和應用領(lǐng)域的不斷拓展，對圖像傳感器的需求愈發(fā)迫切。據Yole最新預測，未來(lái)四年內，工業(yè)CIS市場(chǎng)將保持高速增長(cháng)，到2027年市場(chǎng)規模將達到13.02億美元。

機器視覺(jué)技術(shù)正成為現代工業(yè)中的核心驅動(dòng)力。作為創(chuàng )新領(lǐng)域的先行者之一，思特威在全球范圍內擁有顯著(zhù)的技術(shù)影響力和市場(chǎng)地位。通過(guò)其技術(shù)領(lǐng)先的全局快門(mén)SmartGS?技術(shù)在無(wú)人機、QRC讀取器、智能移動(dòng)家居設備等有廣泛應用。據TSR最新數據，2022全年思特威在無(wú)人機、QRC讀取器兩大領(lǐng)域市場(chǎng)份額均居全球首位。其中，思特威占全球消費類(lèi)無(wú)人機避障市場(chǎng)份額約90%，預計2023年將以10%的年增長(cháng)率持續增長(cháng)。依托在這些機器視覺(jué)和智能電器領(lǐng)域的成功應用和技術(shù)優(yōu)勢切入，本文介紹思特威在工業(yè)相機和機器人領(lǐng)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(shù)導向的企業(yè)，思特威歸納總結了工業(yè)各應用領(lǐng)域/應用場(chǎng)景對于智能化圖像處理的實(shí)際需求，開(kāi)拓了以下三大類(lèi)別產(chǎn)品系列：面陣、智能交通系統(ITS)、線(xiàn)陣，全方位覆蓋主流工業(yè)智能化場(chǎng)景。

SmartGS^?技術(shù)引領(lǐng)工業(yè)視覺(jué)革新

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

面陣應用全景解析

在全局快門(mén)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(kāi)始布局機器視覺(jué)應用領(lǐng)域，并著(zhù)手研發(fā)SmartGS?技術(shù)?；谠摷夹g(shù)，思特威迅速推出了全球首顆采用BSI像素架構和全局快門(mén)技術(shù)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(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。在第二代的基礎上思特威2022年又推出了SmartGS^?-2 Plus技術(shù)，通過(guò)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(lái)顯著(zhù)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(zhù)，并且接近卷簾快門(mén)（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(kāi)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(mǎn)阱電子（FWC）四大特點(diǎn)，可大幅提高高端機器視覺(jué)應用對高速移動(dòng)零件的檢測能力，實(shí)現在低照度環(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(chǎng)景智能化升級，確保無(wú)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(jué)應用帶來(lái)了更精確、高效的視覺(jué)檢測、質(zhì)量控制和生產(chǎn)優(yōu)化能力，顯著(zhù)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對鋰電池和光伏面板進(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(guò)程中的一致性和高質(zhì)量。

SmartGS^?面陣系列產(chǎn)品應用場(chǎng)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)品的基礎組件，其質(zhì)量和性能直接影響著(zhù)整個(gè)電子產(chǎn)品的可靠性和穩定性。然而，在制造過(guò)程中，PCB板可能存在著(zhù)各種潛在缺陷，例如焊接問(wèn)題、線(xiàn)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(guò)實(shí)時(shí)監測和檢測這些問(wèn)題，傳感器可以幫助及早發(fā)現并定位潛在的質(zhì)量問(wèn)題，有效提升了生產(chǎn)線(xiàn)的檢測能力和效率，最終確保了PCB板制造過(guò)程中的產(chǎn)品質(zhì)量與性能達到預期標準。

SmartGS^?面陣系列產(chǎn)品應用場(chǎng)景二:賦能電子產(chǎn)品質(zhì)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(diǎn)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(zhì)量問(wèn)題。然而，這些缺陷常常難以被肉眼觀(guān)察或傳統方法檢測出來(lái)。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(guò)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)現潛在質(zhì)量問(wèn)題，從而提升了半導體生產(chǎn)線(xiàn)的質(zhì)量控制能力和生產(chǎn)效率。

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

4.工業(yè)機器臂/人

工業(yè)機器人在執行任務(wù)時(shí)，需要準確感知周?chē)h(huán)境，并進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋以確保精準操作和安全性。傳統的視覺(jué)技術(shù)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(wèn)題，無(wú)法滿(mǎn)足工業(yè)自動(dòng)化的高要求。思特威面陣系列產(chǎn)品以其全局快門(mén)技術(shù)和高分辨率的優(yōu)勢，能夠實(shí)時(shí)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(jué)支持。這種高精度的視覺(jué)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(dòng)化制造的效率和可靠性。

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

智能交通系統(ITS)全景解析

ITS也面臨著(zhù)和工業(yè)面陣應用類(lèi)似的挑戰，需要在各種環(huán)境條件下對車(chē)輛和行人進(jìn)行精準識別，而光線(xiàn)變化、車(chē)速、雨霧等因素會(huì )影響圖像的清晰度和準確性。全局快門(mén)技術(shù)被視為解決這些問(wèn)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構，大幅提升了最大快門(mén)速度，完善對高速運動(dòng)物體的清晰抓拍，兩款產(chǎn)品特別適用于ITS系統下對車(chē)牌及人臉的快速獲取和識別；同時(shí)采用大Pixel的BSI工藝設計，使暗光下的感光度較前代技術(shù)產(chǎn)品實(shí)現30%的提升，噪聲降低40%，暗電流降低97.6%。

賦能交通視覺(jué)產(chǎn)業(yè)轉型升級:

1.高速公路卡口系統

傳統攝像頭可能在高速車(chē)輛通過(guò)時(shí)由于運動(dòng)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)間段內捕獲整個(gè)圖像的數據，避免運動(dòng)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(shí)現快速高清圖像采集和處理，從而提高了車(chē)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(chē)輛通行過(guò)程中圖像識別的難題，提升了卡口數據采集的準確性和效率。

ITS系列產(chǎn)品應用場(chǎng)景:賦能高速公路卡口系統

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

工業(yè)線(xiàn)陣應用全景解析

制造業(yè)轉型升級帶來(lái)對高端工業(yè)相機的巨大需求，思特威憑借深厚的技術(shù)支撐，自2022年首次推出線(xiàn)陣圖像傳感器SC430LA后，快速發(fā)力，實(shí)現了機器視覺(jué)應用在高端工業(yè)級應用領(lǐng)域的全新突破。目前思特威LA線(xiàn)陣系列已成長(cháng)為思特威持續發(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(shù)打造，結合全新升級的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計，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(xiàn)性相機應用的檢測能力，全天候實(shí)現高質(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(chǎng)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(yáng)能光伏面板的缺陷，例如表面瑕疵或生產(chǎn)過(guò)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(lái)實(shí)現缺陷的精確檢測。此外，在檢測過(guò)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)際應用中的效率和性能。LA線(xiàn)陣系列產(chǎn)品通過(guò)提供超高分辨率的成像能力，對太陽(yáng)能光伏面板進(jìn)行高速、高清晰度的掃描，捕捉細微的瑕疵和異常。其線(xiàn)狀成像結構使得在面板掃描過(guò)程中能夠持續、連貫地捕獲圖像數據，確保對光伏面板的全面檢測。

LA線(xiàn)陣系列產(chǎn)品應用場(chǎng)景一:賦能新能源光伏面板檢測

2.電動(dòng)汽車(chē)和儲能鋰電池薄膜檢測

電動(dòng)汽車(chē)和儲能鋰電池薄膜檢測中存在著(zhù)一些挑戰。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(wú)瑕疵性。由于薄膜通常具有極細微的特征和較大的面積，傳統的成像技術(shù)難以精準捕捉其細微缺陷，例如氣泡、污點(diǎn)或異物。LA線(xiàn)陣產(chǎn)品以其優(yōu)越的靈敏度和低噪聲性能，可連續、無(wú)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(xiàn)陣系列產(chǎn)品應用場(chǎng)景二:賦能電動(dòng)汽車(chē)和儲能鋰電池薄膜檢測

3.智能制造流水線(xiàn)質(zhì)量檢測

智能制造流水線(xiàn)質(zhì)量檢測中存在著(zhù)一些挑戰。這些流水線(xiàn)需要進(jìn)行高效率、高精度的質(zhì)量監測，以確保產(chǎn)品的一致性和高品質(zhì)。然而，傳統的成像技術(shù)往往無(wú)法滿(mǎn)足高速運行下的流水線(xiàn)需求，無(wú)法準確捕捉流水線(xiàn)上的細微瑕疵和缺陷。思特威LA線(xiàn)陣系列產(chǎn)品可實(shí)現高頻率的圖像采集，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(shí)現流水線(xiàn)的即時(shí)監測和質(zhì)量控制，提高產(chǎn)品制造的精度和效率。

LA線(xiàn)陣系列產(chǎn)品應用場(chǎng)景三:賦能智能制造流水線(xiàn)質(zhì)量檢測

隨著(zhù)科技的快速發(fā)展，機器視覺(jué)技術(shù)正在成為現代工業(yè)的核心驅動(dòng)力，引領(lǐng)著(zhù)生產(chǎn)和制造領(lǐng)域的創(chuàng )新與進(jìn)步。思特威作為機器視覺(jué)領(lǐng)域的領(lǐng)導者，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(guò)對面陣、ITS、線(xiàn)陣三大場(chǎng)景的探索，積累了豐富的產(chǎn)品矩陣，為不同領(lǐng)域的客戶(hù)提供多樣化且精準穩定可靠的解決方案。未來(lái)，我們將繼續聚焦高端核心技術(shù)突破，加快推出更多高性能機器視覺(jué)應用產(chǎn)品，為思特威高端產(chǎn)品矩陣的持續豐富注入強勁的創(chuàng )新動(dòng)能，助力加速高端CIS國產(chǎn)替代。

(注：本文登于《EEPW》2024.1-2)