揭開“真像”：3D視覺成像的挑戰(zhàn)及ST打出的組合拳

在自動(dòng)導(dǎo)引車（AGV）/自主移動(dòng)機(jī)器人（AMR）、資產(chǎn)追蹤、人形機(jī)器人等方面，成像傳感器是重要的組成部分。例如對(duì)于AGV/AMR，成像傳感器用于導(dǎo)航和障礙物檢測、繪制周圍環(huán)境的精確地圖，并通過避免碰撞來確保安全操作。對(duì)于人形機(jī)器人，除了上述功能外，成像傳感器還可用于識(shí)別人類的手勢和動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)直觀的人機(jī)交互，并用于面部識(shí)別等。

1   工程師在應(yīng)用的痛點(diǎn)是什么？

工程師在選擇和應(yīng)用成像技術(shù)時(shí)面臨多個(gè)挑戰(zhàn)，因此沒有一種傳感器可以滿足所有需求。因?yàn)閼?yīng)用場景和操作環(huán)境都會(huì)影響最合適的技術(shù)選擇，并且需要考慮諸如分辨率、操作距離、精度、速度、視場、環(huán)境光、眼部安全、計(jì)算能力、功耗等參數(shù)。每種技術(shù)都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

在處理光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)集成和生產(chǎn)對(duì)解決方案的成本具有顯著影響。此類3D傳感系統(tǒng)需要校準(zhǔn)和對(duì)準(zhǔn)以確保最佳性能。這增加了設(shè)計(jì)和工業(yè)化的復(fù)雜性，并且在生產(chǎn)線上可能非常耗時(shí)。

2   ST的兩大產(chǎn)品系列

ST（意法半導(dǎo)體）擁有廣泛的產(chǎn)品系列，包括微控制器（MCU）、電源管理、MEMS和成像傳感器，涵蓋了廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。其中，成像子部門設(shè)計(jì)和制造兩大類產(chǎn)品：飛行時(shí)間（ToF）傳感器和CMOS圖像傳感器（CIS），可以支持多樣化的產(chǎn)品組合，提供針對(duì)應(yīng)用需求的量身定制的解決方案。

●   ST FlightSense產(chǎn)品系列包括從單區(qū)到多區(qū)（8x8或16x16）ToF模塊、具有2300區(qū)分辨率的3D dToF模塊以及支持SVGA分辨率的iToF傳感器。

●   ST BrightSense產(chǎn)品系列包括RGB和NIR全局快門CMOS圖像傳感器，提供機(jī)器視覺的最佳性能。這些傳感器可以用于使用結(jié)構(gòu)光生成3D圖像。ST正在大力投資成像傳感器，預(yù)計(jì)其在個(gè)人電子產(chǎn)品、工業(yè)和汽車領(lǐng)域的需求也將增長。

3 如何解決工程師的痛點(diǎn)？

為了使工程師能夠解決痛點(diǎn)，并在各個(gè)行業(yè)中交付高性能的成像應(yīng)用，ST對(duì)這兩大類產(chǎn)品進(jìn)行了解決方案的優(yōu)化。

●   ST不僅提供VD55H1 iToF傳感器的高分辨率3D傳感器，也提供一體化模塊VL53L9的方案。該模塊集成了發(fā)射器、VCSEL驅(qū)動(dòng)器、SPAD接收器，并嵌入了處理后處理的MCU。

模塊化的好處是避免了系統(tǒng)集成、校準(zhǔn)、激光安全認(rèn)證和外部組件計(jì)算能力的負(fù)擔(dān)，因?yàn)楹筇幚硎窃谛酒贤瓿傻?。這將顯著縮短產(chǎn)品上市時(shí)間，因?yàn)樗鼫p少了集成多個(gè)離散元件的工程工作量，以及工業(yè)化的努力，因?yàn)樗梢詮挠布蛙浖嵌戎苯邮褂矛F(xiàn)成的模塊。

●   對(duì)于CMOS圖像傳感器，ST擁有一系列高靈敏度傳感器，憑借其一流的量子效率（QE）和調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF），為基于機(jī)器視覺的應(yīng)用提供高精度成像。

（本文來源于《EEPW》202412）