从看见到看清、看懂,3D深度感知与图像传感器在具身智能中大显身手

行业资讯 (5) 4天前

1   具身智能、人形机器人、灵巧手,视觉传感器的创新应用

1.1 iToF深度传感器

在具身智能、人形机器人及灵巧手这类需要与环境深度交互的设备中,视觉传感器需要从简单的“看见”,进化为真正意义上的“看清”与“看懂”。在此趋势下,3D深度感知的应用正变得至关重要。机器人要在复杂、非结构化的环境中进行导航、避障与精细操作,需要获得高精度的实时深度信息。iToF作为3D感知的主流的技术,其需要提升识别准确性和环境适应性,降低动态场景下运动伪影导致的几何畸变,从而提升控制精度。

安森美智能感知事业群工业及消费应用感知部应用工程高级经理 Open Kai称,此方面,安森美iToF传感器正通过器件架构与系统设计的协同优化,来满足视觉传感器的精度要求。

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1.2 图像传感器与SWIR传感器在工厂中的应用挑战

面对工厂混合光源、强光直射与高反差场景,系统往往需要在掌握全局画面的同时,对特定区域进行高分辨率细节捕捉。但若需要分两次曝光来分别获取场景概况与局部细节,两次捕获之间的延迟可能导致系统错过关键事件或丢失背景信息,同时也对处理资源带来了额外压力。

为了解决这一挑战,安森美在图像传感器中集成智能感兴趣区域(SmartROI) 功能,用户和机器视觉系统可以快速聚焦在最需要关注或分析的特定区域。这样便可优化工业流程,提高诊断准确性,加快决策速度。

此外,在工业检测场景中,机器人的感知视野不能局限于物体表面,更要有穿透能力。高密度材料与透明介质对可见光的遮蔽,使得传统视觉传感器难以胜任需要透视检测与无损分析的任务。为应对这一挑战,安森美将胶体量子点(CQD)技术应用于SWIR传感器,可穿透玻璃、塑料薄膜甚至硅片,清晰呈现内部结构缺陷。

2   如何使用户尽快上手、解决挑战

安森美模拟与混合信号事业群业务拓展高级经理Henry Yang称,安森美不仅提供盖多场景需求的产品矩阵,如具备高动态范围和低光成像能力的Hyperlux™系列、用于短距离精准测量的超声波传感器、适用于关节控制的电感式位置传感器、基于iToF技术的深度传感器等,方便客户构建机器人系统。而且搭建了PRISM参考模块系统,其集成预优化、预验证的成像子系统。通过PRISM参考模块生态,以及DEMO 3与DevWareX等开发工具,安森美可以帮助客户更快完成传感器切换验证、SoC平台对接和图像质量评估,从而快速完成相机原型验证并加速产品量产落地,显著降低成像系统开发中的集成与调试复杂度。

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同时,为帮助开发者更快速、更安全的推进机器人设计,安森美推出基于65nm BCD工艺的先进模拟和混合信号平台Treo。该平台将模拟、数字与电源IP模块统一封装,通过模块化复用实现从PCB到芯片级的集成,简化了用户在多环节设计上的复杂度与开发周期。

3   安森美的传感器解决方案

安森美智能感知事业群工业及消费应用感知部应用工程高级经理 Open Kai介绍了其产品系列。

●   Hyperlux ID系列(AF0130/AF0131):采用双频模式(如30/35MHz高频调制)和全局快门技术,测距范围扩展至30米,是传统iToF的4倍;120万像素(1280×960)背照式(BSI)像素设计,结合像素合并技术,既提升近距精度,又优化远距灵敏度,量子效率(QE)达40%以上;通过片上存储和全局快门架构,四相位曝光连续完成后再进行读出,大幅减少动态场景下的测量误差。

●   Hyperlux SG系列(AR0235CS):全局快门设计可同步捕捉所有像素,避免卷帘快门导致的“果冻效应”,结合全分辨率下120fps的高速帧率,确保高速运动物体的清晰成像;通过自动曝光控制与混合模式曝光,传感器在强光或暗光环境下均能输出低噪声图像。此外,支持与激光雷达、超声波传感器的数据融合,增强SLAM系统的鲁棒性; 1920×1200分辨率与2.8μm小像素尺寸提供细腻画质,主光线角度可选0°或28°,兼容多种光学设计。

短波红外(SWIR):将CQD技术与自身CMOS传感器设计深度融合。CQD纳米颗粒可吸收更广泛波长的光线,将光谱响应范围扩展至短波红外波段,同时大幅降低材料成本;eSWIR版本支持高达2500 nm的波长检测,满足更严苛的工业与科研需求;