Explorer les applications de visionique avec les capteurs CMOS d'On Semiconductor

L'avancée des machines est inéluctable et elles auront de plus en plus besoin de capacités de vision pour un nombre croissant d'applications innovantes. Pour permettre aux machines de voir et d'interpréter les informations visuelles du monde physique, des capteurs d'images, des composants système et des algorithmes de traitement sont nécessaires pour capturer, analyser et agir sur les images en temps réel.

La création d'applications de visionique implique des compromis importants. Les concepteurs doivent donc avoir accès à des gammes de produits robustes leur permettant de répondre à de multiples cas d'utilisation et niveaux de performance. On Semiconductor (onsemi) propose un vaste portefeuille de produits de vision, s'étendant des capteurs d'images CMOS à obturateur global hautes performances aux capteurs à obturateur roulant économiques et à des solutions intégrées de traitement d'images embarqué (Figure 1).

Figure 1 : On Semiconductor propose une vaste gamme de capteurs CMOS pour répondre aux besoins diversifiés de nombreuses applications. (Source de l'image : On Semiconductor)

Un capteur à obturateur global capture tous les pixels simultanément, figeant ainsi efficacement un instant dans le temps. Un capteur à obturateur global avec une fréquence d'images élevée permet aux systèmes de visionique de fonctionner avec précision et fiabilité dans des environnements rapides, imprévisibles ou de haute précision. Cependant, les fréquences d'images plus élevées s'accompagnent d'une augmentation de la consommation d'énergie, de la bande passante et de la sortie thermique.

Les capteurs à obturateur roulant lisent les images ligne par ligne, et ils sont plus écoénergétiques et économiques. Mais ils sont destinés à des applications statiques ou lentes, telles que la numérisation de documents ou les dispositifs intelligents à bas prix, où la vitesse et la précision sont moins importantes que la taille, la consommation et le budget.

Demande croissante d'applications de vision

La progression rapide de la demande d'applications de visionique est stimulée par l'automatisation croissante, l'intégration de l'intelligence artificielle (IA) et le besoin accru de contrôle qualité dans divers secteurs. Les prévisions de croissance annuelle moyenne se situent entre 8 % et 13 %, avec des estimations de valeur de marché pour 2025 s'étendant de 16 à 23 milliards de dollars.

Pour les concepteurs de produits, il est important que la visionique s'éloigne de son héritage industriel et devienne un élément central de l'électronique grand public, de la santé et d'un large éventail de secteurs d'activité, y compris l'agriculture et la logistique.

Les concepteurs ont désormais la possibilité d'intégrer la visionique dans les produits domotiques et grand public, les robots, les automobiles et les dispositifs médicaux, afin qu'ils puissent voir, interpréter et réagir à leur environnement physique.

Le succès de ces applications dépendra en grande partie de la capacité à équilibrer les compromis entre optique, puissance, traitement et connectivité. Avec une solide gamme de produits de vision, onsemi offre aux concepteurs les options nécessaires pour trouver le meilleur équilibre entre vitesse, qualité d'image, intégration et coût.

Options à obturateur global

Pour obtenir des images nettes des scènes en mouvement rapide, les concepteurs peuvent se tourner vers l'ARX383CSSM00SMKA0-CR, un capteur à obturateur global de 0,3 mégapixel avec résolution VGA, qui fournit jusqu'à 120 images par seconde (ips) à pleine résolution. Il produit des images claires et à faible bruit, aussi bien dans des conditions de faible éclairage que de forte luminosité, et peut enregistrer des images individuelles ou des vidéos en continu, ce qui en fait une option polyvalente pour de nombreuses applications.

L'AR0235CSSM00SMKA0-CR est un capteur à obturateur global de 2 mégapixels destiné aux systèmes de vision haute vitesse. Ce modèle, ainsi que d'autres variantes AR0235, sont optimisés pour la capture précise et rapide des scènes en mouvement à 120 images par seconde à pleine résolution, garantissant ainsi l'élimination du flou de mouvement, même dans les environnements en mouvement rapide. C'est pourquoi ces dispositifs sont particulièrement bien adaptés aux applications de balayage et d'inspection industrielle.

Une option à obturateur global plus économique est l'AR0145CSSM28SMKA0-CR, qui fait partie d'une série de capteurs CMOS 1 mégapixel avec une fréquence d'images de 60 ips. Il utilise une interface MIPI uniquement et constitue un composant rentable pour les modules de vision embarqués, les scanners compacts et la robotique, lorsqu'une résolution plus élevée n'est pas nécessaire.

Capteurs à obturateur roulant

Dans la catégorie des capteurs à obturateur roulant, onsemi propose une série incluant l'AR0246NPSC10SMKA1-CR de 2 mégapixels, qui se caractérise par une imagerie fiable à moyenne résolution avec un réseau de pixels actifs de 1920 H x 1080 V. Conçu pour les systèmes de vision basse consommation et économiques, ce dispositif offre un équilibre entre qualité d'image et prix abordable pour des applications telles que les caméras embarquées et la surveillance intelligente, et prend en charge à la fois la vidéo en continu et la capture d'images individuelles.

Pour les applications exigeant une capture précise et rapide de scènes en mouvement avec une faible consommation d'énergie, les concepteurs peuvent opter pour le capteur à obturateur roulant AR0544CSSC11SMKA1-CP2 de 5 mégapixels. Ce capteur compact et hautes performances fournit des images haute résolution jusqu'à 60 ips et 30 ips en mode LI-HDR (Line Interleaved High Dynamic Range).

Le NOIP1SE2000A-LTI est un capteur de 2 mégapixels avec un processeur de signal d'image (ISP) embarqué. Cela permet au capteur de gérer directement des fonctions essentielles telles que l'exposition automatique, la correction des couleurs et même la compression de base. Cela peut constituer un avantage significatif pour les applications où la latence et le rendement énergétique sont des facteurs critiques et où il n'est pas possible de faire des compromis sur les performances, comme les drones, les systèmes AR/VR portables ou les caméras intelligentes.

Ces produits ne représentent qu'une petite partie de la gamme de capteurs CMOS, qui compte des centaines de dispositifs. En outre, onsemi propose des produits complémentaires, notamment des jeux de puces de sérialiseurs/désérialiseurs, des circuits intégrés de gestion de l'alimentation, des kits d'évaluation et des cartes de développement, des algorithmes embarqués et des outils de réglage, afin de fournir aux concepteurs un écosystème complet pour la création de systèmes de vision de bout en bout.

Conclusion

Grâce à son écosystème complet de capteurs CMOS, de composants de support et d'outils, onsemi permet aux concepteurs de surmonter les défis techniques liés à l'optique, à l'alimentation, au traitement et à la connectivité. L'étendue et la diversité de la gamme de produits d'onsemi permettent aux concepteurs de sélectionner des solutions adaptées à leurs besoins spécifiques, ouvrant ainsi la voie à des avancées dans des marchés tels que la maison intelligente, la robotique, la santé et l'automobile.