Sony IMX927 seeria{1}}Põhjalik ülevaade: kuidas 105MP globaalne katiku andur defineerib ümber tööstusliku visiooni?
See ei ole lihtsalt toote iteratsioon-, vaid paradigma muutus tööstuslikus pildistamises. Kui 105 MP vastab 100 kaadrit sekundis globaalsele katikule, määratletakse masinnägemise piirid uuesti.
I. Sissejuhatus: miks peaksite IMX927-st hoolima?
Tööstusliku nägemise sektor on pikka aega maadelnud "võimatu kolmnurgaga": kõrge eraldusvõime, kõrge kaadrisageduse ja kõrge pildikvaliteedi samaaegne saavutamine on endiselt raskesti mõistetav. Süsteemiintegraatorid on pidanud pildikvaliteedi säilitamiseks-ohverdama eraldusvõime kiiruse või kaadrisageduse vähendamisega.
Sony Semiconductori äsja turule toodud globaalse katiku CMOS-andurid IMX927-AMB (ühevärviline) ja IMX927-AQB (värviline) on sellest ummikseisust välja murdmas. Need ei kujuta endast mitte ainult uusi täiendusi Sony Pregius S™ tehnoloogiaperekonnas, vaid ka hüpet jõudluses tööstusliku visiooni poole.
Peamised spetsifikatsioonid lühidalt:
Efektiivsed pikslid: ligikaudu . 105.5 miljonit (10 272 × 10 272)
Anduri suurus: 2,5 tolli (diagonaal: 39,7 mm)
Piksli suurus: 2,74 μm × 2,74 μm
Katiku tüüp: Globaalne katik
Maksimaalne kaadrisagedus: 112 kaadrit sekundis @8bit / 102 kaadrit sekundis @10bit / 73 kaadrit sekundis @12bit
Väljundliides: SLVS-EC (maksimaalne ribalaius 100 Gbps)
Pakendi tüüp: keraamiline pakett koos pistikuga (45 mm × 52 mm)
II. Ühevärviline ja värv: kaks evolutsioonilist teed samast juurest
2.1 Ühine tehniline alus: Pregius S™ põhitugevus
Mõlemal anduril on Sony patenteeritud Pregius S™ taga{0}}valgustatud virnastatud struktuur, tehnoloogiline nurgakivi, mis võimaldab samaaegselt "üli-suurt pikslite arvu + kiiret-lugemist".
Tehnilised esiletõstmised:
Suur tundlikkus 2,74 μm mikropikslitega: vaatamata pikslite väiksemale suurusele säilitab taga{1}}valgustatud struktuur erakordse valgustundlikkuse ja küllastusvõime
Null moonutused globaalse katikuga: kõigi pikslite samaaegne säritus kõrvaldab kiiresti liikuvate objektide jäädvustamisel täielikult -tarretise efekti
1-Shot HDR: laiendab dünaamilist ulatust ühe säritusega ilma kaadrisagedust ohverdamata, eriti tõhus keeruliste stseenide puhul, nagu PCB-plaadi kontrollimine, mis hõlmab nii hästi peegeldavaid metalle kui ka valgust neelava kummi
Tõhus vooluahela disain: optimeeritud pikslite lugemine ja A/D-konversiooni draiverid tasakaalustavad energiatõhusust ja kiiret{0}}andmetöötlust
2.2 Põhilise eristamise võrdlus
Mõõtmed IMX927-AMB (ühevärviline versioon) IMX927-AQB (värviline versioon)
Värvifiltrite massiiv Puudub Bayeri RGB värvifilter
Valgustundlikkus Täisspektri{0}}tundlikkus, filtri valguskadu puudub Nõuab värvide eraldamist Bayeri massiivi abil
Tundlikkus Kõrgem (sobib vähese valgusega{0}}keskkonda) Standardne
Ruumiline eraldusvõime Ülim teravus, sõltumatu proovivõtt piksli kohta Töödeldud demosaitsiinalgoritmi abil
Dünaamiline ulatus Veidi suurem (filtri neeldumiskadu puudub) Standardne
Tüüpilised rakendused Madala-valguse tuvastamine, fluorestsentskujutised, 3D-profiili mõõtmine värvi-kriitiline kontroll, visuaalne kontroll
Põhiline ülevaade: eemaldades värvifiltri massiivi, võimaldab ühevärviline versioon langeval valgusel otse fotodioodideni jõuda, suurendades oluliselt tundlikkust. See pakub asendamatu eelise rakendustele, mis nõuavad ülilühikesi säriaegu või väheseid{1}}valgustingimusi.
III. Ühevärviline IMX927-AMB: detailide otsija vähese valgusega keskkondades
3.1 Tehniliste eeliste analüüs
Ülim tundlikkus. Selliste stsenaariumide puhul nagu pooljuhtplaatide kontrollimine ja liitium-ioonaku elektroodide lehtede uurimine on sageli vajalik nõrkade signaalide jäädvustamine äärmiselt lühikese säriajaga. IMX927-AMB filtrita disain võimaldab igal pikslil maksimaalselt ära kasutada langevaid footoneid, suurendades oluliselt kvantefektiivsust.
Natiivne eraldusvõime ilma kadudeta. Värviandurid nõuavad värvide interpolatsiooni algoritme (demosaitsiin), et rekonstrueerida täis-värvipilte – protsess, mis paratamatult pehmendab detaile. Seevastu kõik 105 miljonit ühevärvilise anduri pikslit on pühendatud halltoonide teabe salvestamisele, saavutades teoreetilise maksimaalse ruumilise eraldusvõime.
Ideaalne partner 3D-mõõtmiseks. Lasertriangulatsiooni või struktureeritud valgusega 3D-kujutise puhul on lõppväljundiks pigem kõrguse kaart kui värviline pilt. Mustvalge versiooni kõrgem signaali-/-müra suhe tähendab otse täpsemaid kõrguse mõõtmise tulemusi.
3.2 Rakenduse stsenaariumi kaart
Rakendusvälja spetsiifiline stsenaariumi põhiväärtus
Pooljuhtide ülevaatus Vahvli defektide tuvastamine, maski kontroll Suure{0}}tundlikkusega väikeste defektide jäädvustamine
Lameekraani kontroll OLED-pikslite kontroll, klaassubstraadi võõrkehade tuvastamine Laiaulatuslik katvus üli{0}}kõrge eraldusvõimega
Liitiumaku kontroll Elektroodide katte ühtluse kontroll, separaatori defektide tuvastamine Täppiskujutis{0}}kiirtel tootmisliinidel
3D-profiili mõõtmine Jooteühenduse kõrguse mõõtmine, BGA jootekuuli kontroll Kõrge SNR tagab mõõtmise täpsuse
Teadusuuringud Fluorestsentsmikroskoopia pildistamine, kiire{0}}füüsikaliste nähtuste salvestamine, dünaamiline jäädvustamine vähese valgusega keskkonnas{1}}
IV. Värviversioon IMX927-AQB: tõeline värvide taasesitus kiires maailmas
4.1 Tehniliste eeliste analüüs
Värvide sünkroonimine Global Shutteriga. Traditsioonilised värviandurid, mis jäädvustavad kiiresti-liikuvaid objekte, peavad käsitlema nii rulluvatest katikutest tulenevaid geomeetrilisi moonutusi kui ka ajalisi kõrvalekaldeid RGB-kanalite vahel. IMX927-AQB globaalne katik tagab kõigi pikslite samaaegse särituse, saavutades värviteabe täiusliku ajalise sünkroonimise.
Tööstusliku-kvaliteediga väljund suure värvisügavusega. 8/10/12-bitise väljundi toetamine koos 105-megapikslise peene diskreetiga jäädvustab rikkalikke värvigradiente eredatest kohtadest varjudeni, täites ranged värvide järjepidevuse nõuded sellistes rakendustes nagu trükitud materjalide kontroll ja ravimipakendite kontrollimine.
HDR-võimekus keerukate materjalide jaoks. Kaasaegsetel PCB-del on nii hästi peegeldavad metallist jooteühendused kui ka valgust{1}}neelavad mustad jootemaskikihid. Funktsioon 1-Shot HDR säilitab mõlema materjali tüübi üksikasjad ilma kaadrisagedust ohverdamata.
4.2 Rakenduse stsenaariumi kaart
Rakendusvälja spetsiifiline stsenaariumi põhiväärtus
AOI (Automated Optical Inspection) PCB komponentide paigutuse kontroll, jooteühenduse kvaliteedi hindamine Värvi{0}}põhine defektide tuvastamine
3D-AOI Integreeritud kõrguse ja värvi komposiitkontroll Põhjalik kvaliteedikontroll
Prinditud materjali ülevaatus Pakendi prindikvaliteet, värvide järjepidevuse kontrollimine Täielik{0}}kaadri kontroll kõrge eraldusvõimega
Ravimipakendite kontroll Tableti värvi kontrollimine, etikettide printimise kontroll Vastavuse tagamine
Toidu sorteerimine Värvi{0}}põhine põllumajandustoodete liigitamine-Reaalajas sortimine kiiretel-tootmisliinidel
V. Endoskoobi kohanemisvõime analüüs: uued võimalused meditsiiniliseks pildistamiseks?
Meditsiiniseadmete arendajate jaoks tekib kriitiline küsimus: kas seda 105-megapikslist sensorit saab kasutada endoskoobikaamera moodulites?
5.1 Põhjalik ühilduvuse hindamine
Hindamisdimensiooni järeldus
Peavoolu paindliku endoskoobiga ühilduvus Ei sobi (liigne suurus)
Jäiga endoskoobi/kirurgilise mikroskoobi ühilduvus Piiratud teostatavus (nõuab paigutamist välisesse kaamerapeasse)
Spetsiaalsete diagnostikaseadmete ühilduvus (suuline skaneerimine, dermatoskoopia jne)
Tööstusliku endoskoobi ühilduvus Täielikult teostatav (mõõtmepiirangud on suhteliselt leebed)
5.2 Üksikasjalik analüüs
Mõõtmete lävi. IMX927 kasutab pistikutega keraamilist paketti, mille mõõtmed on 45 mm × 52 mm. See ületab oluliselt tavapäraste painduvate endoskoopide esiosa 10{6}}12 mm läbimõõdu piirangut, mistõttu on sisestusotsa integreerimine ebapraktiline.
Siiski on võimalusi:
Jäigad laparoskoopid/torakoskoobid: anduri saab asetada välisesse kaamerapeasse, mis on ühendatud objektiivisõlmede või fiiberoptika kaudu esi{0}}optilise süsteemiga.
Kirurgilised mikroskoopilised pildisüsteemid: integreeritud neurokirurgia, oftalmoloogia ja muude ülikõrget eraldusvõimet nõudvate täppisprotseduuride mikroskoopidega
Uuringuruumi seadmed: stsenaariumid, mis ei nõua sügavale kehaõõnde tungimist, näiteks intraoraalne skaneerimine ja dermatoskoopia
Globaalse katiku ainulaadne väärtus. Võrreldes rullkatiku anduritega võimaldab IMX927 globaalne katik:
Hingamisteede liikumisest ja südame pulsatsioonist põhjustatud pildi hägustumine
Stroboskoopilise valgustusega pildistamise tugi
Sobib fluorestsents-endoskoopia rakendusteks, mis nõuavad täpset ajalist eraldusvõimet
5.3 Sony tööstusanduri endoskoobi ühilduvuse võrdlus
Anduri pikslid Katiku tüüp Anduri suurus Endoskoobi ühilduvus Põhilised eelised
IMX927 105MP Global Shutter 2,5-tollise jäiga endoskoobiga ühilduv suure-kiiruse ja kõrge eraldusvõimega tasakaal
IMX{0}}MP Global Shutter 3,6-tolline jäiga endoskoobiga ühilduv suurem pikslite arv
IMX{0}}MP Rolling Shutter 4,1-tollise jäiga endoskoobiga ühilduv staatiline äärmuslik detail
IMX{0}}MP 4,2-tollise jäiga endoskoobiga ühilduv suureformaadiline staatiline kujutis
VI. Rakenduse maastiku ülevaade
6.1 Põhilahinguväli: elektroonika tootmine ja AOI
IMX927 seeria peamine sihtturg on automatiseeritud optiline kontroll (AOI), mis on elektroonika tootmise kvaliteedikontrolli kriitiline kitsaskoht.
Käsitletud valupunktid:
Traditsioonilised AOI-süsteemid nõuavad kompromisse eraldusvõime, kiiruse ja pildikvaliteedi vahel
Komponentide miniatuursuse tõttu suureneb kontrollimise raskus plahvatuslikult
Valekõnede hinnad toovad kaasa tarbetuid tootmisliini seisakuid
IMX927 väärtus:
Laiem ühe võttega{0}}katvus: 105 MP eraldusvõime jäädvustab ühe võttega suuremad PCB alad, vähendades vajadust piltide ühendamise järele
Suur kiirus ilma kompromissideta: 100 kaadrit sekundis kaadrisagedus vastab tänapäevaste SMT tootmisliinide tsüklitele
Madalam valekõnede määr: erakordne pildikvaliteet ja HDR-i võimalused vähendavad väärarvamusi, suurendades tootmisliini kasutamist
6.2 Horisontide laiendamine: 2D-lt 3D-ülevaatele
3D AOI on muutunud tipptasemel tootmises{1}}standardiks. Mudeli IMX927 suure-kiire ja kõrge- eraldusvõime omadused võimaldavad silmapaistvat jõudlust struktureeritud valguse 3D-mõõtmisel ja lasertriangulatsioonil:
Üksikvõte hõlmab suuremaid mõõtmisalasid
Kõrgem eraldusvõime tagab täpse kõrguse mõõtmise
Globaalne katik kõrvaldab liikumise hägususe
6.3 Uued piirid: uued energia- ja kuvapaneelid
Liitium-ioonaku kontroll: elektroodide katte ühtlus, separaatori defektid
Päikesepaneeli ülevaatus: mikro-praod, trükivead
Lame{0}}ekraani kontroll: piksli{1}}taseme vead OLED-idel
6.4 Võimalikud piirid: teadusuuringud ja professionaalne pildistamine
Kuigi tehnoloogia on ametlikult tööstuslikeks rakendusteks positsioneeritud, on tehnoloogia{0}}tarbija- ja professionaalsetele turgudele elujõuline:
Kiire{0}}teaduslik pildistamine: füüsikaliste nähtuste jäädvustamine, bioloogilise liikumise analüüs
Spordianalüüs: kiire{0}}liikumise jäädvustamine
Õhupildistamine: suure-ala kõrge eraldusvõimega{1}}kaardistamine
VII. Tehniline rakendamine: läbimurre mooduldisainis
7.1 Pistikuga-Varustatud keraamiline pakett
Sony töötas IMX927 seeria jaoks välja uudse pistikuga{0}}varustatud keraamilise paketi. Sellel disainil on märkimisväärsed tagajärjed:
Disaini eelised:
Eemaldatavus: andureid saab kaamera moodulitest eemaldada ja uuesti paigaldada, mis lihtsustab montaažiprotsesse
Nööpnõelte ühilduvus: kõigil 8 mudelil on identne pakend ja tihvtide määratlused, mis võimaldab paindlikku andurite vahetamist samal kaameraplatvormil
Termiline optimeerimine: reserveeritud ruum pakendi tagaküljel jahutusradiaatori paigaldamiseks leevendab tõhusalt termilise jõudluse halvenemist
7.2 Liides ja ribalaius
SLVS{0}}EC-liides toetab kuni 100 Gbps andmeedastust, mis sobib ideaalselt järgmise-põlvkonna tööstuslike kaameraliidestega:
CoaXPress-over-Fiber (CXPoF)
100GigE Vision
VIII. Valikujuhend: AMB või AQB?
8.1 Valige IMX927-AMB (mustvalge versioon), kui:
Madala-valgusega keskkonnad: nõuavad maksimaalset tundlikkust ja minimaalset müra
3D-mõõtmine: kus lõppväljundiks on pigem kõrguse kaart kui värviline pilt
Fluorestsentskujutis: nõuab kindla lainepikkusega fluorestsentssignaalide püüdmist
Absoluutne eraldusvõime on ülimalt tähtis: ruumiliste detailide teoreetiliste piiride järgimine
Multispektraalsed/NIR-rakendused: nõuavad täielikku spektraalset paindlikkust
8.2 Valige IMX927-AQB (värviline versioon) Kui:
Värvi-kriitiline kontroll: defektide tuvastamine värvi alusel (nt PCB komponentide tuvastamine)
Prindikvaliteedi kontroll: värvide järjepidevuse kontrollimine
Farmaatsia/toidu sorteerimine: liigitamine värvi alusel
Inimkontroll: nõuab käsitsi ülevaatamiseks intuitiivsete värvipiltide väljastamist
Toote kinnitamine: nõuab õige värvi{0}}kodeeritud komponendi märgistuse kinnitamist
IX. Tulevikuväljavaade: tööstusliku pildistamise uus etalon
Sony IMX927 seeria turuletoomine tähistab tööstusliku pildistamise „kiire-kiire-kõrge-lahutusega” ajastu koitu. 105 miljoni piksli ja 100 kaadrit sekundis globaalse katiku kombinatsioon ei ole enam võimalik,{7}}see on tööstusliku nägemise uus standard.
AOI süsteemiintegraatorite jaoks võimaldab see luua null-kompromissi kontrollimise süsteeme-, mis saavutavad samaaegselt kõrge eraldusvõime, suure kiiruse ja kõrge pildikvaliteedi.
Meditsiiniseadmete arendajatele, kuigi otsene integreerimine painduvatesse endoskoobidesse on endiselt piiratud, avab IMX927 üli-kõrglahutusega-dünaamilise kujutise potentsiaali jäikades endoskoopides, kirurgilistes mikroskoopides ja uuringuruumi diagnostikaseadmetes.
Pildindustööstuses tervikuna annab Pregius S tehnoloogia pidev areng märku, et globaalsest katikust saab tipptasemel-pildistamise-standard, olgu see siis tööstuslikes, meditsiinilistes või tulevaste tarbijate pilditöötlusseadmetes.
