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工业相机是机器视觉系统的关键组成部分,典型的应用包括基于自动成像的检测、过程控制、机器人引导、监视、显微镜、运动分析、测绘、文档数字化以及医学成像。摄像头收集的数据通常由计算机处理,有或没有人工智能。
工业相机一般安装在机器流水线上代替人眼来做测量和判断,通过数字图像摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。
相机系统基于CMOS成像仪、处理SoC或FPGA，以及将图像传输到“外部世界”的接口。根据不同的应用,可以选择不同分辨率和帧率的成像仪。CMOS图像传感器存在不同尺寸。一般来说,传感器尺寸越大，动态范围和信噪比越好。
SoC或FPGA处理图像传感器收集的数据。典型的处理包括从原始传感器数据创建可用的静态图像或视频流,并将其压缩以供传输。更高级的处理，如模式识别，可以在相机内或在中央计算机中执行。
存在各种接口将相机连接到机器视觉系统的其他元素。最常见的是以太网,USB, GMSL (Analog Devices),V3-Link和FPD-Link (Texas Instruments)。也可以使用Wi-Fi或专有无线接口。
Block Diagram(电路系统块图)
典型的CMOS成像仪需要在6MHz和72MHz之间的固定频率时钟。一般来说,传感器数据速率越高,时钟频率越高。这意味着工业相机的帧率远远高于普通相机。工业相机每秒可以拍摄十幅到几百幅图片,而普通相机只能拍摄2-3幅图像,相差较大。
其实数据速率主要取决于三个特性:
- 分辨率,与传感器尺寸（范围从5 × 4 mm到54 × 40 mm）和像素间距有关
- 每秒帧数
- 每像素位数
作为数字器件,SoCs和FPGAs可以使用10至40 MHz范围内的单端振荡器(如SiT1603)轻松进行时钟处理。如果需要实时时钟计时,可以添加一个可选的32.768 kHz振荡器。低功耗振荡器(如SiT1811)功耗仅为6μA,可在待机模式下实现精确计时。
一般来说接口时钟取决于芯片组:
- 单端25mhz以太网
- USB带单端48mhz或差分100mhz
- GMSL使用频率为25mhz的单端时钟
- 单端频率为25mhz ~ 100mhz的V3-Link和FPD - link
下面是同时满足这几个特性的SITIME可编程晶振产品：SIT8008、SIT8021、SIT9366、SIT1811、SIT1552。详细参数如下表：
类别 | 产品 | 频率范围 | 主要参数 | 关键特性 |
SIT8008 | 1 to 110 MHZ | • -40°C to +85°C | • 高可靠性 | |
SIT8021 | 1 to 26 MHZ | • -40°C to +85°C | • 高可靠性 | |
SIT9366 | 1 to 220 MHZ | • 0.23 ps 低相位抖动 | • 高可靠性 | |
SIT1811 | 32.768 KHZ | • ±20, ±50 ppm 频率稳定度 | • 满足要求的抖动需求 | |
SIT1552 | 32.768 KHZ | • ±5, ±10, ±20 ppm 频率稳定度 | • 低功耗 |
