Schnellster 3D-Laser-Triangulationssensor durch On-Sensorchip-Processing

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Die Herausforderung: Höhere Datengeschwindigkeiten in 3D-Sensoren

Lasertriangulation ist eine ideale Methode für Hochgeschwindigkeitsanwendungen, insbesondere in der Inline-Messtechnik, wo schnelle Verarbeitungszeiten notwendig sind, um mit der Produktionsgeschwindigkeit Schritt zu halten. Um diese Anforderungen zu erfüllen, müssen die Datenraten von 3D-Sensoren kontinuierlich gesteigert werden.

Die Profilschnelligkeit eines 3D-Sensors hängt von der Bildfrequenz des Bildsensors ab. Herkömmliche Bilddetektoren stoßen jedoch an ihre technischen Geschwindigkeitsgrenzen.

Grenzen herkömmlicher Bildsensoren

Die einzige Möglichkeit, die Auslesegeschwindigkeit bzw. Bildfrequenz herkömmlicher Bildsensoren zu erhöhen, besteht darin, die Taktrate zu steigern und/oder mehr Ausgangskanäle hinzuzufügen. Diese Ansätze bieten jedoch nur begrenzte Verbesserungen und haben erhebliche Nachteile:

Hoher Energieverbrauch
Erhöhte Bandbreitenanforderungen
Sperrige Konstruktionen

Selbst mit diesen Maßnahmen sind die Verarbeitungsraten auf etwa 2–3 GPixel/s begrenzt.

Die Lösung: On-Sensorchip-Processing

Um diese Einschränkungen zu überwinden und eine deutlich höhere Leistung zu erzielen, muss die Intelligenz direkt in den Sensorchip integriert werden.

Mit diesem Ansatz können Verarbeitungsraten von beeindruckenden 20–30 GPixel/s erreicht werden. Das On-Sensorchip-Processing steigert die Geschwindigkeit erheblich, indem die Anzahl der übertragenen Pixel vom Detektor zum FPGA drastisch reduziert wird. Statt das gesamte Bild zu verarbeiten, werden nur die Pixel rund um die Laserlinie übertragen, während die meisten Hintergrundpixel ignoriert werden.

Diese Funktionalität ist mit herkömmlichen 2D-CMOS-Sensoren nicht möglich. Sie erfordert ein speziell entwickeltes Detektordesign und optimierte Funktionalität.

Hauptvorteile des On-Sensorchip-Processing

Dieser Ansatz bietet im Vergleich zu herkömmlichen 3D-Sensoren zahlreiche Vorteile:

Mindestens 10-fache höhere Profilschnelligkeit im Vergleich zu traditionellen 3D-Sensoren
Niedrigere Plattformkosten, dank effizienterer Verarbeitung
Geringerer Energieverbrauch, was ihn energieeffizienter macht

Anwendungen, die On-Sensorchip-Processing erfordern

On-Sensorchip-Processing ist entscheidend für Anwendungen, die extrem hohe Datenraten benötigen, darunter:

Elektronikinspektion: Präzise Hochgeschwindigkeitsmessungen sind für die Überprüfung kleiner und komplexer Komponenten notwendig.
Transportanwendungen: Zum Beispiel bei der Straßenbelag-Inspektion ermöglicht diese Technologie, dass Sensoren auf Lastwagen oder Transportern bei Autobahngeschwindigkeit effizient Daten sammeln können.
Messung langer Produkte: Anwendungen wie die Herstellung von Drähten oder Rohren profitieren von der Fähigkeit, hochfrequente Daten für lange Objekte zu erfassen.