面向工业条形码阅读器应用的低成本高性能图像传感器

作者：Teledyne-e2v 公司资深营销工程师Gareth Powell时间：2020-06-04来源：电子产品世界收藏

伴随着当今更低成本和更高性能的工业相机的趋势,对CMOS图像传感器也提出了更高的要求,需要通过设计系统级芯片(SoC)来实现这一目标。为实现该目标,需通过3D芯片堆栈和背照(back side illuminated ,BSI)技术,把多个图像处理任务集成到单一器件中。在未来将会出现具有精密的机器学习和专有的智能计算芯片结合图像撷取功能的解决方案,创造出紧凑的高速运算视觉系统。

本文引用地址：http://www.amcfsurvey.com/article/202006/413880.htm

摘要

可是在实现崭新的大型技术集成之前,必需扫除两个主要发展障碍 — 芯片的热量管理和功耗。

现在,先进的前照(front side illuminated ,FSI) CMOS传感器集成了模拟和数字功能,实现了成本和效能兼具的解决方案。能够达成这些目标,关键在于把有利于系统效能及嵌入到图像传感器SOC等各种因素的巧妙分隔。在这里,分隔图像系统应用以及诸如CPU、FPGA和DSP等已有图像处理器件的角色是核心因素,因功能重覆会导致成本上升。而开发一个能够为目标应用市场提供可行方案,以达到大规模量产(以实现最低生产成本)的标准图像SOC产品,事前需要两个模块的深入对话。

终端相机产品的主要的市场参与者,包括硬件、软件、系统建构者和光学工程师,以及一个多范畴的图像传感器开发队伍,都在贡献着各自在半导体科技和终端相机产品技术和应用的知识,寻找创新的产品解决方案。

本文将介绍一款面向条形码读码器和其它嵌入式视觉应用的CMOS图像传感器系列产品、它们的应用实例,以及一些未来发展趋势。

条形码 — 现今最流行的编码系统以及相关阅读技术概况

在以节假日及季节性消费零售和网上购物的行业中,物流运输、制造和批发等行业每日扫描逾50亿个条形码。随着1970年代全球首个条形码在一包口香糖上出现,现在它显然是最流行的可读编码系统,并且不断发展新的应用范围。一维条形码是首个出现的条形码(并因印刷技术进步,面积不断变小),而它仍然是主流技术,可见于零售、运输和物流及其它行业的UPC(独有产品码)应用。二维条形码有多种不同的规格,提供相较一维码更多的可编程数据:一维码最大可载入20-25字符,且取决于条形码类型;二维码最大可以加载超过2000个字符。除了一般的写入产品信息和明细功用外,二维条形码也写入校验和(checksum)以及其它校正技术,以确保对印刷错误或破损的条形码有更大的容错能力。二维码在一些特定行业已获得大量应用,如自动化制造行业,零件的直接部件标示(direct part marking ,DPM)等。

二维条形码阅读技术升级大约在15年前开始,因为它能够同时阅读二维码和一维码,并成为当今的市场主流。

UPC 一维码

QR二维码

PDF417 二维码

Datamatrix 二维码

图1:条形码范例

图2:不是所有二维码阅读器都有同样的功能

不是所有二维码阅读器都有同样的功能

条形码验证和解码系统正在快速发展并不断改进,以提供更快、更紧凑、更低价格和更强大的阅读功能。

虽然基于激光的一维阅读器仍然在产和使用,阅读系统最显著的技术进步却是来自二维阅读器。二维阅读器通过图像传感器,使得它能够提供显著的演算能力,带来之前不可能出现的附加功能。这些功能包括拍摄照片和录取视频,以及加入更多先进功能,常见例子包括文件扫描、光学字符辨识(OCR,orthogonal character recognition)、物件辨认、尺寸量度,以及更多其它功能。

Teledyne-e2v 的图像传感器 是一款面向这一市场上的独特产品,提供了各种二维传感器选项以外的更多优势。其中一个主要原因是它经设计专门用于条形码阅读,而不是一般面向多用途、消费性或车用市场的产品。这意味着一种精确强大的解决方案,能够满足领先市场的条形码阅读器产品的一切要求。

Teledyne-e2v 近期开发出一小像素低噪声全局快门CMOS图像传感器系列产品,拥有独特功能,能够为自动数据采集系统(Automatic Data Collection System,ADCS)和自动辨识(Auto Identification,AI)市场应用带来显著成本节省及/或性能提升的方案。在这一市场区间,虽然传感器单元成本是最重要的因素,但诸如照明 / 光学镜头的降成本方案也需要一并考虑。