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通过芯片上处理实现的最快3D激光三角测量传感器

挑战:提升3D传感器的数据传输速度

激光三角测量法是高速应用的理想方法,特别是在在线测量领域,该领域需要快速处理以跟上生产吞吐量。为了满足对速度日益增长的需求,必须不断提高3D传感器的数据传输速率。

3D传感器的轮廓检测速度取决于图像传感器的帧率。然而,传统的图像探测器存在固有的速度限制。


传统图像传感器的局限性

提高标准图像传感器读出速率/帧率的唯一方法是提高时钟频率和/或增加输出通道数量。虽然这些改进能带来微小的提升,但同时也伴随着显著的弊端:
  • 高功耗
  • 带宽需求增加
  • 笨重的设计
即使进行了这些改进,处理速率仍仅限于约2–3 Gpixels/s。

解决方案:片上处理

为了克服这些局限并实现更高的性能,需要将智能直接集成到传感器芯片中。这种方法可将处理速率提升至惊人的20–30 Gpixels/s。

芯片上处理技术通过大幅减少从探测器传输到FPGA的像素数量来实现这一目标。它不再处理整幅图像,而是仅传输激光线周围的像素,同时忽略背景像素。

标准2D CMOS传感器无法实现这一功能。这需要一款专为该用途量身定制、具备特殊功能的探测器。


片上处理的主要优势

与传统的3D传感器相比,这种方法具有以下几个主要优势: 

  • 轮廓检测速率至少提高10倍 相比传统3D传感器 
  • 由于处理效率更高,平台成本得以降低
  • 降低了功耗,从而提高了能效

需要在芯片上进行处理的应用

对于需要极高数据速率的应用而言,片上处理至关重要,包括:

  • 电子元件检测:检测小型且结构复杂的元件时,必须进行高速精密测量。
  • 交通领域的应用:例如,在道路路面扫描中,该技术使安装在卡车或厢式货车上的传感器能够以高速公路行驶速度运行,从而高效地采集数据。
  • 长型产品的测量:在线材或管材制造等应用中,能够对长型物体进行高速数据采集是一大优势。
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