領(lǐng)跑工業(yè)和機器人賽道,安森美硬核圖像傳感器盤點
機器人和自動化技術(shù)正在重塑全球各行各業(yè)。從倉庫到醫(yī)療保健設(shè)施,這些技術(shù)顯著提升了生產(chǎn)力、效率和安全性,并實現(xiàn)運營狀態(tài)的可視化。圖像傳感器是該技術(shù)功能的核心,使機器人能夠感知周圍環(huán)境并與之交互。本文探討了圖像傳感器在機器人技術(shù)中的作用,并重點介紹了安森美(onsemi)在成像技術(shù)方面的最新進展。
本文引用地址:http://2s4d.com/article/202503/468277.htm移動機器人在現(xiàn)代工業(yè)中的作用
移動機器人處于自動化技術(shù)的前沿,助力各行業(yè)簡化運營流程。這些機器人主要分為兩類:自主移動機器人(AMR)和自動引導(dǎo)車輛(AGV)。AMR可獨立運行,無需人工干預(yù)即可適應(yīng)動態(tài)環(huán)境。通過使用同步定位與地圖構(gòu)建(SLAM)等先進的感知技術(shù),AMR能夠繪制周圍環(huán)境地圖、識別障礙物并自主導(dǎo)航,適合工廠、倉庫自動化等應(yīng)用。
相比之下,AGV依靠磁條或視覺跟蹤等外部引導(dǎo)系統(tǒng)沿固定路徑移動,因而適合裝配線、庫存管理等結(jié)構(gòu)化環(huán)境,但靈活性不如AMR。AGV就像是沿著固定軌道行駛的火車,而AMR更像是能夠繞過障礙物的汽車。這種區(qū)別使AMR成為需要動態(tài)、適應(yīng)性方案行業(yè)的首選。
圖1:AMR與AGV的區(qū)別
圖像傳感器如何賦能AMR
AMR依靠圖像傳感器執(zhí)行環(huán)境導(dǎo)航、3D地圖構(gòu)建、避障、條碼讀取等任務(wù)。這些任務(wù)需要精確高效的感知能力。在3D地圖構(gòu)建方面,AMR利用立體成像、間接飛行時間(iToF)、激光雷達等技術(shù)測量深度并構(gòu)建詳細的環(huán)境地圖。深度感知使AMR能夠檢測物體(包括人類)并避免潛在危險,確保人機協(xié)作環(huán)境中的安全性。
避障是圖像傳感器或與深度傳感器共同實現(xiàn)的另一個重要功能。配備卷簾快門和/或全局快門、具備快速處理和高動態(tài)范圍(HDR)的傳感器,使AMR能夠識別障礙物并實時響應(yīng)。高動態(tài)范圍技術(shù)在工廠或倉庫等混合光照環(huán)境中尤為重要,因為反射和陰影會增加視覺感知的復(fù)雜性。
此外,圖像傳感器還在條碼讀取方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用,這是制造和物流中的常見任務(wù)。配備全局快門的低功耗傳感器在這些應(yīng)用中表現(xiàn)出色,使AMR能夠快速準(zhǔn)確地掃描和處理條碼。長時間高效運行的優(yōu)勢進一步提升了其在高需求工業(yè)環(huán)境中的價值。
固定機器人及其應(yīng)用
AMR和AGV在移動機器人領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位,固定機器人則在自動化領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。這些機器人固定在一個位置,執(zhí)行拾取和分揀物體等任務(wù)。與移動機器人一樣,固定機器人也依賴圖像傳感器進行深度檢測和精確操作。先進的感知技術(shù)確保機器人即使在復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境中也能準(zhǔn)確地執(zhí)行任務(wù)。
機器人技術(shù)增長的驅(qū)動因素
多種因素推動了機器人技術(shù)在各行業(yè)的快速普及。生產(chǎn)力是一項關(guān)鍵驅(qū)動因素,因為機器人可以長時間執(zhí)行重復(fù)性任務(wù)而不會感到疲勞。能效是另一項顯著優(yōu)勢,機器人消除了人為干預(yù)造成的延誤,使工人能夠?qū)W⒂诟邇r值的活動。安全問題同樣重要,機器人接管了可能危及人類工人健康的危險任務(wù)。
為提高生產(chǎn)力、效率和安全性,大多數(shù)客戶希望獲取全面的數(shù)據(jù),實現(xiàn)運營狀態(tài)的可視化。這些數(shù)據(jù)使客戶能夠進行深入分析,找到提高生產(chǎn)力的有效策略。借助詳細的可視化信息,客戶可以獲得有關(guān)運營狀況的寶貴參考信息,從而做出更明智的決策,實現(xiàn)性能優(yōu)化。
機器人市場正迎來顯著增長,尤其是AMR領(lǐng)域。據(jù)行業(yè)分析師預(yù)測,2024年至2030年間,AMR的復(fù)合年增長率(CAGR)將達16%至20%。這一增長得益于人工智能(AI)和自動化技術(shù)的進步,這些技術(shù)擴展了機器人的功能,還為創(chuàng)新帶來了新的機會。
安森美在機器人成像領(lǐng)域的貢獻
作為成像技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者,安森美針對機器人需求開發(fā)了一系列創(chuàng)新圖像傳感器。公司產(chǎn)品系列包括卷簾快門和全局快門傳感器,以及專為深度感知和高動態(tài)范圍應(yīng)用設(shè)計的方案。這些技術(shù)使機器人能夠更精確、高效、可靠地執(zhí)行任務(wù)。
卷簾快門傳感器像素尺寸較小、靈敏度更高,非常適合需要在低光條件下提供成像細節(jié)的應(yīng)用。然而,卷簾快門可能會引入運動偽影,這限制了它們在動態(tài)環(huán)境中的應(yīng)用。相比之下,全局快門傳感器通過同時曝光所有像素消除了運動偽影,因而非常適合涉及移動物體、避障、讀取條碼等任務(wù)。
深度感知是安森美擅長的另一個技術(shù)領(lǐng)域。公司的iToF技術(shù)通過測量反射光的相位差確定深度,可覆蓋短距離(30到50厘米)和長距離(最長20米),且具備高精度。
高動態(tài)范圍:增強視覺準(zhǔn)確性
對于在嚴(yán)苛照明條件下運行的機器人來說,高動態(tài)范圍至關(guān)重要。高動態(tài)范圍傳感器捕捉多張曝光圖像以創(chuàng)建在視覺效果和技術(shù)細節(jié)都達到最佳狀態(tài)的圖像,確保機器人即使在高對比度或反射的區(qū)域也能清晰“看見”。
高動態(tài)范圍有多種實現(xiàn)方式。例如,多曝光高動態(tài)范圍在低光環(huán)境中表現(xiàn)優(yōu)異,但可能會產(chǎn)生運動偽影。大小像素高動態(tài)范圍可減少運動偽影,但易受LED閃爍的影響。名為“超級曝光”的多增益單次曝光模式結(jié)合了前兩種方法的優(yōu)勢。高動態(tài)范圍技術(shù)的選擇取決于應(yīng)用的具體要求。
Hyperlux系列圖像傳感器
安森美擁有豐富的Hyperlux圖像傳感器系列,可滿足工業(yè)機器人的多樣化需求。這些傳感器集低功耗、高動態(tài)范圍和先進功能于一身,可提供卓越的性能。Hyperlux LP系列專注于超低功耗,非常適合優(yōu)先考慮能效的應(yīng)用。Hyperlux LH系列專為工業(yè)和消費環(huán)境而設(shè)計,提供120 dB 高動態(tài)范圍,能夠在混合照明條件下實現(xiàn)卓越性能。Hyperlux SG系列具有小巧的外形和業(yè)界領(lǐng)先的全局快門效率,適用于掃描、AR/VR和AMR應(yīng)用。
圖2:機器人類型
未來發(fā)展方向
圖像傳感器的未來發(fā)展方向包括提高分辨率、減小光學(xué)格式、增強動態(tài)范圍、降低功耗和提高精度。安森美正持續(xù)創(chuàng)新積極推動技術(shù)進步,確保其傳感器始終處于行業(yè)領(lǐng)先水平。
展望未來,人工智能與先進傳感器技術(shù)的融合將為機器人技術(shù)開啟新的可能性。從醫(yī)療保健到教育,這些技術(shù)進步將使機器人能夠在不同的環(huán)境中執(zhí)行日益復(fù)雜的任務(wù)。隨著機器人成本的降低,其在服務(wù)行業(yè)和家庭應(yīng)用中的普及率也將大幅提升。
圖像傳感器是現(xiàn)代機器人技術(shù)的基石,能夠以極高的精度完成3D地圖構(gòu)建、避障等各種任務(wù)。安森美的創(chuàng)新傳感器技術(shù)(包括Hyperlux系列、iToF方案和SWIR傳感器)正在推動機器人和自動化領(lǐng)域的下一輪技術(shù)革新。隨著這些技術(shù)的不斷發(fā)展,它們將擴展機器人的功能,為各行業(yè)創(chuàng)造新的機遇,并改善我們的工作和生活方式。
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