Industriekameras

Industriekameras sind ein Schlüsselelement industrieller Bildverarbeitungssysteme. Kamerasysteme basieren auf einem CMOS-Bildsensor, einem SoC oder FPGA und verschiedenen Schnittstellen zur Bildübertragung. Jede dieser Funktionen erfordert ein robustes Taktkomponente , das zuverlässig mit der erforderlichen Frequenz und in harschen Industrieumgebungen arbeitet. MEMS-basierte Zeitmessgeräte von SiTime bieten die erforderliche Bandbreite an Frequenzen und Funktionen sowie die nötige Robustheit, um unterschiedlichsten dynamischen Bedingungen standzuhalten.

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Industriekameras sind ein Schlüsselelement industrieller Bildverarbeitungssysteme. Typische Anwendungen umfassen automatische bildbasierte Inspektion, Prozesssteuerung, Roboterführung, Überwachung, Mikroskopie, Bewegungsanalyse, Kartierung, Dokumentendigitalisierung sowie medizinische Bildgebung. Die von Kameras erfassten Daten werden üblicherweise von einem Computer verarbeitet, mit oder ohne künstliche Intelligenz.

Kamerasysteme basieren auf einem CMOS-Bildsensor, einem verarbeitenden SoC oder FPGA und Schnittstellen zur Bildübertragung. Je nach Anwendung werden Bildsensoren mit unterschiedlichen Auflösungen und Bildraten gewählt. CMOS-Bildsensoren gibt es in verschiedenen Größen. Generell gilt: Je größer der Sensor, desto besser der Dynamikbereich und das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR).

Ein SoC oder FPGA verarbeitet die vom Bildsensor erfassten Daten. Typische Verarbeitungsschritte umfassen die Erstellung nutzbarer Standbilder oder eines Videostreams aus den Rohdaten des Sensors und deren Komprimierung für die Übertragung. Fortgeschrittenere Verarbeitungsschritte wie Mustererkennung können entweder in der Kamera oder auf einem zentralen Computer durchgeführt werden.

Es gibt verschiedene Schnittstellen, um Kameras mit anderen Elementen eines Bildverarbeitungssystems zu verbinden. Die gängigsten sind Ethernet, USB, GMSL (Analog Devices), V3-Link und FPD-Link (Texas Instruments). WLAN oder proprietäre drahtlose Schnittstellen können ebenfalls verwendet werden.

Typische CMOS-Bildsensoren benötigen eine feste Taktgeber zwischen 6 MHz und 72 MHz. Generell gilt: Je höher die Sensordatenrate, desto höher die Taktgeber . Die Datenrate hängt hauptsächlich von drei Faktoren ab:

• Auflösung, bezogen auf die Sensorgröße (von 5 x 4 mm bis 54 x 40 mm) und den Pixelabstand
• Bilder pro Sekunde
• Bits pro Pixel

Als digitale Bausteine ​​lassen sich SoCs und FPGAs problemlos mit einem Single-Ended-Oszillator im Bereich von 10 bis 40 MHz wie dem SiT1603 takten. Optional kann ein 32,768-kHz-Oszillator hinzugefügt werden, falls eine Echtzeituhr benötigt wird. Ein stromsparender Oszillator wie der SiT1811 mit nur 6 μA Stromverbrauch ermöglicht eine präzise Zeitmessung im Standby-Modus.

Die Schnittstellentaktung hängt vom Chipsatz ab; im Allgemeinen gilt:

• Ethernet mit einem Single-Ended 25 MHz
• USB mit einem Single-Ended 48 MHz oder einem Differential 100 MHz
• GMSL mit einem Single-Ended Taktgeber mit einer Frequenz von beispielsweise 25 MHz
• V3-Link und FPD-Link mit einer Single-Ended-Frequenz im Bereich von 25 MHz bis 100 MHz

Vorteile von SiTime

• Bis zu 2x bessere Stabilität, 10x weniger Jitter als kristallbasierte Oszillatoren
• Bis zu 50-mal bessere Immunität gegen elektromagnetische Störungen als kristallbasierte Oszillatoren
• Funktionen zur EMI-Reduzierung
• 30x bessere Stoß- und Vibrationsfestigkeit
• Werkseitig auf jede Frequenz programmierbar
• Großer Betriebstemperaturbereich (-40 °C bis 105 °C)
• Branchenführende kleine Gehäusegrößen bis hinunter zu 1,5 x 0,8 mm CSP