半導(dǎo)體視覺檢測光源

本文目錄一覽：

• 1、詳細介紹機器視覺光源的特點和應(yīng)用
• 2、機器視覺光源
• 3、安森美半導(dǎo)體：工業(yè)機器視覺細分領(lǐng)域的隱形冠軍
• 4、半導(dǎo)體光源的工作原理及涉及的器件有哪些?

詳細介紹機器視覺光源的特點和應(yīng)用

1、環(huán)形光源

環(huán)形光源提供不同照射角度、不同顏色組合，更能突出物體的三維信息；高密度LED陣列，高亮度；多種緊湊設(shè)計，節(jié)省安裝空間；解決對角照射陰影問題；可選配漫射板導(dǎo)光，光線均勻擴散。

應(yīng)用領(lǐng)域：PCB基板檢測，IC元件檢測，顯微鏡照明，液晶校正，塑膠容器檢測，集成電路印字檢查

2、背光源

用高密度LED陣列面提供高強度背光照明，能突出物體的外形輪廓特征，尤其適合作為顯微鏡的載物臺。紅白兩用背光源、紅藍多用背光源，能調(diào)配出不同顏色，滿足不同被測物多色要求。

應(yīng)用領(lǐng)域：機械零件尺寸的測量，電子元件、IC的外型檢測，膠片污點檢測，透明物體劃痕檢測等。

3、條形光源

條形光源是較大方形結(jié)構(gòu)被測物的首選光源；顏色可根據(jù)需求搭配，自由組合；照射角度與安裝隨意可調(diào)。

應(yīng)用領(lǐng)域：金屬表面檢查，圖像掃描，表面裂縫檢測，LCD面板檢測等。

4、同軸光源

同軸光源可以消除物體表面不平整引起的陰影，從而減少干擾；部分采用分光鏡設(shè)計，減少光損失，提高成像清晰度，均勻照射物體表面。

應(yīng)用領(lǐng)域：系列光源最適宜用于反射度極高的物體，如金屬、玻璃、膠片、晶片等表面的劃傷檢測，芯片和硅晶片的破損檢測，Mark點定位，包裝條碼識別。

5、AOI專用光源

不同角度的三色光照明，照射凸顯焊錫三維信息；外加漫射板導(dǎo)光，減少反光；不同角度組合；

應(yīng)用領(lǐng)域：用于電路板焊錫檢測。

6、球積分光源

具有積分效果的半球面內(nèi)壁，均勻反射從底部360度發(fā)射出的光線，使整個圖像的照度十分均勻。

應(yīng)用領(lǐng)域：合于曲面，表面凹凸，弧形表面檢測，或金屬、玻璃表面反光較強的物體表面檢測。

7、線形光源

超高亮度，采用柱面透鏡聚光，適用于各種流水線連續(xù)檢測場合。

應(yīng)用領(lǐng)域：陣相機照明專用，AOI專用。

8、點光源

大功率LED，體積小，發(fā)光強度高；光纖鹵素?zé)舻奶娲?，尤其適合作為鏡頭的同軸光源等；高效散熱裝置，大大提高光源的使用壽命。

應(yīng)用領(lǐng)域：適合遠心鏡頭使用，用于芯片檢測，Mark點定位，晶片及液晶玻璃底基校正。

9、組合條形光源

四邊配置條形光，每邊照明獨立可控；可根據(jù)被測物要求調(diào)整所需照明角度，適用性廣。

應(yīng)用領(lǐng)域：CB基板檢測，IC元件檢測，焊錫檢查，Mark點定位，顯微鏡照明，包裝條碼照明，球形物體照明等。

10、對位光源

對位速度快；視場大；精度高；體積小，便于檢測集成；亮度高，可選配輔助環(huán)形光源。

應(yīng)用領(lǐng)域：VA系列光源是全自動電路板印刷機對位的專用光源。

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機器視覺光源

可以了解下51camera自主研發(fā)的機器視覺光源

ZQA-3000W?為51camera自主研發(fā)，專為復(fù)雜環(huán)境下視覺照明使用的光源。具有照射范圍大，亮度高，亮度穩(wěn)定等優(yōu)點。在高速頻閃的工作模式下可以精準控制點亮?xí)r刻及點亮?xí)r間；可以在高速、遠距離、大范圍、危險環(huán)境、高溫、光線干擾等各種環(huán)境下為視覺系統(tǒng)提供可靠的照明。

ZQA-3000W?選用超高品質(zhì)材料，瞬間亮度超高、穩(wěn)定性好。在指定大小區(qū)域內(nèi)，可以達到?1000000Lux?以上瞬間亮度。產(chǎn)品可無衰減點亮?10^8?次以上。

ZQA-3000W?采用獨有技術(shù)，可瞬間增量至普通光源的十倍以上。?驅(qū)動電路為自主研發(fā)電路，點亮?xí)r間可做?us?級調(diào)節(jié)，可提供反接保護，過載保護等。

應(yīng)用場景

公路智能交通

軌道交通

隧道檢測

大型工件定位及檢測

機器人抓取

安全與監(jiān)控

醫(yī)藥生產(chǎn)

化學(xué)生產(chǎn)

高溫狀態(tài)下物體檢測

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安森美半導(dǎo)體：工業(yè)機器視覺細分領(lǐng)域的隱形冠軍

眾多周知，在 汽車 半導(dǎo)體領(lǐng)域，安森美半導(dǎo)體堪稱大牛，你或許不知道的是，在工業(yè)細分領(lǐng)域，安森美半導(dǎo)體亦為翹楚。在2020年9月25日舉行的安森美半導(dǎo)體智能感知策略及方案在線媒體交流會上，中國工控網(wǎng)獲悉，據(jù)歐洲第三方調(diào)研公司Yole Development數(shù)據(jù)顯示，安森美半導(dǎo)體在工業(yè)機器視覺領(lǐng)域的市場份額排名第一。

致力于推動高能效電子的創(chuàng)新，安森美半導(dǎo)體提供全面的高能效聯(lián)接、感知、電源管理、模擬、邏輯、時序、分立及定制器件陣容，使客戶能夠減少全球的能源使用。安森美半導(dǎo)體市場范圍非常廣泛，核心市場主要是在 汽車 、工業(yè)、通信、消費類和計算。

“我們最大的市場份額集中在 汽車 、工業(yè)和通信。”安森美半導(dǎo)體智能感知部全球市場和應(yīng)用工程副總裁易繼輝（Sammy Yi）說，“這些行業(yè)有幾個非常重要的共同點，一是對產(chǎn)品性能要求非常高；二是對產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性要求非常高；三是對產(chǎn)品長期供貨的持續(xù)性要求非常高。而這正是安森美半導(dǎo)體的優(yōu)勢所在?！?/p>

安森美半導(dǎo)體主要分為三個產(chǎn)品部門，分別是電源方案部（PSG）、先進方案部（ASG）和智能感知部（ISG）。設(shè)立于2014年的智能感知部（ISG）年輕且活躍，是安森美半導(dǎo)體目前成長速度最快的部門。

“ 汽車 、機器視覺和邊緣人工智能是智能感知部主攻的三個市場方向。”易繼輝說， 汽車 行業(yè)雖屬傳統(tǒng)行業(yè)，但近年來得益于電力化、智能化， 汽車 行業(yè)煥發(fā)新生。為了打造更加安全、舒適的智能 汽車 ，各類感知產(chǎn)品應(yīng)用需求激增?！鞍采腊雽?dǎo)體在 汽車 智能感知方面成長速度遠比 汽車 行業(yè)本身發(fā)展速度快得多，就是因為 汽車 采用新技術(shù)的速度非?？??！?/p>

同樣，在工業(yè)4.0時代， 歷史 悠久的機器視覺在自動化、人工智能等技術(shù)的加持下不斷產(chǎn)生新的發(fā)展動力和活力。特別是在中國市場，越來越多的制造企業(yè)考慮采用機器視覺幫助生產(chǎn)線實現(xiàn)檢查、測量和自動識別等功能，以提高效率并降低成本，從而實現(xiàn)生產(chǎn)效益最大化。

機器視覺作為新興技術(shù)被寄予厚望，被認為是自動化行業(yè)一個具備光明前景的細分市場。從全球范圍看，由于下游消費電子、 汽車 、半導(dǎo)體、醫(yī)藥等行業(yè)規(guī)模持續(xù)擴大，全球機器視覺市場規(guī)模呈快速增長趨勢，2017年已突破80億美元，并預(yù)計到2020年全球市場規(guī)模將達到125億美元，2025年將超過192億美元。

相較于前兩者，邊緣人工智能屬于行業(yè)“新兵”，但潛力無限?！斑吘壢斯ぶ悄苤饕怯扇斯ぶ悄?、5G、IoT等新技術(shù)導(dǎo)入后開發(fā)出新的應(yīng)用，發(fā)展非常迅速，經(jīng)常隔幾天、隔幾個禮拜，就會有新客戶打電話來說他們有新的想法和應(yīng)用，希望得到幫助。”易繼輝舉例道。

在上述核心市場，安森美半導(dǎo)體智能感知部都做了長時間的投入和布局，包括圖像感知，多光譜、高光譜的感知，激光雷達感知、毫米波雷達感知、傳感器融合此類深度感知。這些都在推動人工智能和第四次工業(yè)革命的進步。

工業(yè)人工智能應(yīng)用，圖像傳感器是關(guān)鍵

隨著智能制造的逐步深入推進，工業(yè)機器視覺、機器人、人工智能技術(shù)發(fā)展迅速，圖像傳感器是助其發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。工業(yè)人工智能應(yīng)用的發(fā)展給圖像傳感器帶來了更高的挑戰(zhàn)，包括推動了后者在全局快門性能、高速拍攝、大分辨率、使用不可見光譜區(qū)域和三維體積深度提供的信息進行關(guān)鍵推斷，以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理的發(fā)展。

易繼輝舉例說，平板檢測是整個工業(yè)機器視覺行業(yè)中，對圖像傳感器最有挑戰(zhàn)性的應(yīng)用，從1K、2K、4K一直到8K，像素要求逐漸提高。

具體來講，平板檢測過程分兩步：第一步是暗檢測，上電前主要檢測一些指紋、劃痕和其他物理上的問題；第二步是上電以后，檢測發(fā)光源。LED有一個亮板在后面作為發(fā)光源，而OLED，特別是AMOLED（Active Matrix OLED）的每個像素都是一個單獨發(fā)光源，像素和像素之間發(fā)光的強度和色彩的均勻度，都要能夠很準確地偵測出來，這就對圖像傳感器的要求非常高。

“過去檢測LED面板上的1顆像素，對應(yīng)需要9顆像素（3 3），OLED則對應(yīng)需要16顆（4 4），甚至25顆（5 5）像素。平板檢測對圖像傳感器的像素要求越來越高，從4,500萬到1.5億像素，甚至超過2億像素?！币桌^輝說。

易繼輝以1.3英寸固定尺寸的圖像傳感器為例，闡述圖像傳感器技術(shù)發(fā)展路線圖。首先，圖像傳感器的分辨率在逐年提升，從過去的200萬像素、500萬像素、800萬像素、1200萬像素，逐步升級到現(xiàn)在超過2000萬像素。其次，噪聲導(dǎo)數(shù)相當于圖像質(zhì)量，在同樣大小的尺寸下的圖像傳感器逐年隨著像素的增大，圖像質(zhì)量也在不斷提高。此外，帶寬也是逐年提高。比如，一個29 29mm2標準的工業(yè)用攝像頭，十年前可能只是200萬像素，后來逐漸增加到300萬、500萬、1200萬，今年已經(jīng)能夠用到1600萬像素。

“安森美半導(dǎo)體在技術(shù)上有非常長時間的積累?！币桌^輝說，如全局快門，在高速運動下使圖像不會有拖影；內(nèi)校正，像素內(nèi)的校正，以前都是在系統(tǒng)里通過軟件校正，現(xiàn)在直接做到硬件里，像素內(nèi)部去做圖像校正；工藝節(jié)點，從110納米到65納米，再到45納米，甚至更小，充分利用了摩爾定律的優(yōu)勢，即成本、尺寸、耗電量都在逐年下降；背照式，在同樣尺寸下分辨率越來越高，像素尺寸可能越來越小，感光量、感光度，特別是暗光下，性能可能就會降低，背照式就是用來提高感光能力；堆棧架構(gòu)，以后就不光是兩維空間了，而是三維、堆棧式、兩次堆棧、三次堆棧都有可能實現(xiàn)。以后不光把模擬和數(shù)字信號放在第二層，甚至于人工智能一些算法放在第三層里，整個圖像傳感器就是高智能化的圖像傳感器。

可以預(yù)見，圖像傳感器的開發(fā)正在從僅提供RGB和二維坐標信息轉(zhuǎn)移到新的更豐富的形式。圖像傳感器可提供更多類型的數(shù)據(jù)，無論是深度數(shù)據(jù)，還是增加的光譜信息，以及人工智能合并這些數(shù)據(jù)集并實現(xiàn)高級決策，從而使系統(tǒng)能夠通過新的測量和決策機會提供更快、更準確的結(jié)果。作為工業(yè)機器視覺的領(lǐng)導(dǎo)廠商，安森美半導(dǎo)體會以全方位的智能感知產(chǎn)品陣容和領(lǐng)先的技術(shù)，應(yīng)對工業(yè)人工智能應(yīng)用挑戰(zhàn)并推進智能制造的創(chuàng)新。（文/gongkong張麗瑩）

半導(dǎo)體光源的工作原理及涉及的器件有哪些?

音頻信號光纖傳輸實驗

光纖在通訊領(lǐng)域、傳感技術(shù)及其他信號傳輸技術(shù)中顯示了愈來愈廣泛的用途，也顯示了其愈來愈重要的地位。隨之而來的電光轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換技術(shù)、耦合技術(shù)、光傳輸技術(shù)等，都是光纖傳輸技術(shù)及器件構(gòu)成的重要成分。對于不同頻率的信號傳輸和傳輸?shù)念l帶寬度，上述各種技術(shù)有很大的差異，構(gòu)成的器件也具有不同的特性。通過實驗了解這些特性及其對信息傳輸?shù)挠绊?，有助于在科研與工程中恰當?shù)厥褂眠@一信號傳輸技術(shù)。

一、實驗?zāi)康?/p>

1.熟悉半導(dǎo)體電光/光電器件的基本性能及主要特性的測試方法。

2.了解音頻信號光纖傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)及選配各主要部件的原則。

二、實驗儀器

FD-OFT-A型音頻信號光纖傳輸實驗儀實驗主機（包括音頻信號發(fā)生器、光功率計、LED放射器、SPD接收器等）、多模光纖（裝于骨架上），半導(dǎo)體收音機，示波器組成

三、實驗原理

1. 音頻信號光纖傳輸系統(tǒng)的原理

傳輸系統(tǒng)由逗光信號發(fā)送器地、逗光信號接受器地和逗傳輸光纖地三部分組成。其原理主要是：先將待傳輸?shù)囊纛l信號作為源信號供給逗光信號發(fā)送器地，從而產(chǎn)生相應(yīng)的光信號，然后將此光信號經(jīng)光纖傳輸后送入逗光信號接受器地，最終解調(diào)出原來的音頻信號。為了保證系統(tǒng)的傳輸損耗低，發(fā)光器件LED的發(fā)光中心波長必須在傳輸光纖的低損耗窗口之內(nèi)，使得材料色散較小。低損耗的波長在850nm，1300nm或1600nm附近。本儀器

LED發(fā)光中心波長為850nm，光信號接受器的光電檢測器峰值響應(yīng)波長也與此接近。

為了避免或減少波形失真，要求整個傳輸系統(tǒng)的頻帶寬度能覆蓋被傳輸信號的頻率范圍。由于光纖對光信號具有很寬的頻帶，故在音頻范圍內(nèi)，整個系統(tǒng)頻帶寬度主要決定于發(fā)射端的調(diào)制信號放大電路和接收端的功放電路的幅頻特性。

2. 半導(dǎo)體發(fā)光二極管LED的結(jié)構(gòu)和工作原理

光纖通訊系統(tǒng)中對光源器件在發(fā)光波長、電光功率、工作壽命、光譜寬度和調(diào)制性能等許多方面均有特殊要求，所以不是隨便哪種光源器件都能勝任光纖通訊的任務(wù)，目前在以上各方面都能較好滿足要求的光源器件主要有半導(dǎo)體發(fā)光二極管（light emitting diode，縮寫LED）和半導(dǎo)體激光器（Laser Diode，縮寫LD）。以下主要介紹發(fā)光二極管。半導(dǎo)體發(fā)光二極管是低速短距離光通信中常用的非相干光源，它是如圖

3所示的N-P-P三層結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，中間層通常是由直接帶隙的GaAs砷化鎵P型半導(dǎo)體材料組成，稱為有源層，其帶隙寬度較窄，兩側(cè)分別由AlGaAs的N型和P型半導(dǎo)體材料組成，與有源層相比，它們都具有較寬的帶隙。具有不同帶隙寬度的兩種半導(dǎo)體單晶之間的結(jié)構(gòu)稱為異質(zhì)結(jié)，中，有源層與左側(cè)的N層之間形成的是P-N異質(zhì)結(jié)，而與右側(cè)P

層之間形成的是P-P異質(zhì)結(jié)，所以這種結(jié)構(gòu)又稱為N-P-P雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)，簡稱DH結(jié)構(gòu)。

當在N-P-P雙異質(zhì)結(jié)兩端加上偏壓時，就能使N層向有源層注入導(dǎo)電電子，這些導(dǎo)電電子一旦進入有源層后，因受到P-P異質(zhì)結(jié)的的阻擋作用不能再進入右側(cè)P層，它們只能被限制在有源層內(nèi)與空穴復(fù)合，同時釋放能量產(chǎn)生光子，發(fā)出的光子滿足以下關(guān)系：