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趋势:CMOS芯片是工业相机技术的未来

目前机器视觉市场上有两种用于工业相机的图像芯片: CCD芯片和CMOS芯片。对于任何指定的工作,应该采用哪种芯片,完全要视具体情形而定。同时,从技术发展趋势看,CMOS芯片应该是未来的方向。这毋庸置疑,因为CMOS芯片近年来在面阵相机和线阵相机的两个重要参数(即图像速率和噪声等级)方面取得巨大的进步。自2015年初开始,官方已确认CMOS技术将在未来成为主流技术。全球最大的CCD制造商Sony将在2025年停止供应CCD芯片,此后将只专注于CMOS技术。

芯片的确切作用是什么?

芯片的确切作用是什么?

CCD(电荷耦合器件)芯片和CMOS(互补金属氧化物半导体)芯片都将光线(光子)转换成电子信号(电子)。这两种芯片的主要差异在于其底层技术设置。Basler的开发人员可根据指定相机的实际用途,从两种芯片技术中选择最适合的一种。

新一代CMOS芯片普遍优于CCD芯片

近年来,CMOS芯片技术已取得巨大进步,在多方面已超越CCD。凭借高速度(帧速率)、高分辨率(像素数)、低功耗以及最新改良的噪指数、量子效率及色彩观念等各方面优势,CMOS芯片逐渐在CCD芯片主导的领域里占据了一席之地。

得益于CMOS技术的不断改进以及该类芯片颇具优势的性价比,CMOS芯片对工业机器视觉的吸引力日益增加。具体来说,新一代CMOS的主要优势是实现极高的帧速率及几乎无损的画质。

鉴于CMOS近年来所取得的进步,可以预期其在未来也一定会有更多突破性的进展。

  • 高速成像(帧速率
  • 高分辨率(像素数)
  • 超强动态性能
  • 低功耗
  • 改良的噪声表现
  • 改良的量子效率
  • 改良的色彩观念
  • 出众的性价比

考虑到目前CMOS技术的主要特性,预计此技术将会占据优势。

CCD与CMOS: 新趋势是什么?请阅读Basler市场总监Henning Tiarks的市场洞察。

USB 3.0接口将与新的CMOS技术相结合。这是否意味着将摒弃CCD技术?

不会,尤其是对于只想改变其接口技术的用户来说,CCD技术仍是不错的选择。在这种情况下,保留已在使用的芯片可以减少技术替换的工作量和成本。继续使用CCD芯片可实现快速而安全的替换。

转向CMOS技术的趋势为相机行业带来了什么样的挑战?

对于相机厂商来说,这个趋势带来了几个复杂的技术挑战。新的芯片必须能纳入29 mm x 29 mm的实际标准截面尺寸内;同时,这些芯片可能需要将其他电子元件和硬件也装入外壳。一旦解决了此问题,客户将切实受益于新芯片,在许多情况下,这些芯片会替换相同尺寸的现有相机。第二个挑战纯粹是由性能引起的。如果使用这些小型化芯片,您会希望充分发挥它们的性能。因此,除了千兆网 (GigE) 之外,USB 3.0也是必备的接口。要在一台小小的相机里集成两个接口堪称一个巨大的挑战!

Henning Tiarks - Director of Marketing

现代相机未来会有怎样的发展?

现代相机和相机技术前景广阔!最值得注意的是,现在有越来越多新型CMOS芯片进入相机市场。这些芯片拥有非常出色的成像质量和帧速率,同时还具备极高的性价比。目前为止最大的CCD芯片生产商Sony已宣布计划在2025年停止供应CCD芯片,进而专注于CMOS技术。

我们来谈谈相机分辨率,这方面会有什么重大突破吗?

我们预计CMOS技术会首次完全覆盖从VGA到5百万像素及以上的标准分辨率。该技术将不仅关系到机器视觉中的所有现有应用和新应用,而且关系到医疗及智能交通系统等不属于工厂车间的应用。除此之外,还有一点也很明显:由于在性能方面实现了完美搭配,USB 3.0接口与新的CMOS芯片技术结合将推动USB 3.0的快速增长。

似乎发展前景不错,那成像质量如何?

当然,成像质量一直是很重要的。要优化这些新型CMOS芯片的成像质量,以求满足市场预期的需求,这对于制造商来说将是个挑战。制造商必须非常了解 CMOS 芯片技术。 一旦掌握这类技术,就能生产出体积小、速度快、成像质量高且性价比出众的卓越相机,这正是Basler不断追求的目标。

Basler 相机选型助手

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Basler相机选型助手概述了所有Basler面阵和线阵相机。它可根据芯片技术、分辨率和光学尺寸等多种参数标准,为您选定一款适合的相机。

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有关本课题的详细信息,请参阅白皮书《CMOS和CCD — 从光到信号的微小差异》。