産業用カメラ

Robotic vision sensor camera system in intellegence factory

産業用カメラはマシンビジョンシステムの重要な要素です。カメラシステムは、CMOSイメージセンサー、SoCまたはFPGA、そして画像転送用の様々なインターフェースで構成されています。これらの機能には、必要な周波数で過酷なでも確実に動作できる堅牢なタイミングデバイスが必要です。SiTimeのMEMSベースのタイミングソリューションは、幅広い周波数と機能に対応し、様々な動的条件に耐える堅牢性を備えています。

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SiTime MEMSタイミングの利点

完全なMEMSクロックツリー

小型発振器（XO）

低ジッタ差動XO

低電力 32.768 XO

実世界の条件で最も堅牢

優れた温度安定性

優れた耐衝撃性/耐振動性

より高い品質と信頼性

使いやすく、長持ちする

カスタム構成のソリューション

水晶の信頼性の問題なし

MTBF 20億時間以上

産業用カメラはマシンビジョンシステムの重要な要素です。代表的な用途としては、自動画像検査、プロセス制御、ロボット誘導、監視、顕微鏡検査、動作解析、マッピング、文書のデジタル化、医療用画像処理などが挙げられます。カメラで収集されたデータは通常、人工知能の有無にかかわらず、コンピューターによって処理されます。

カメラシステムは、CMOSイメージセンサー、処理SoCまたはFPGA、そして画像を外部に転送するためのインターフェースで構成されています。用途に応じて、解像度とフレームレートの異なるイメージセンサーが選択されます。CMOSイメージセンサーには様々なサイズがあります。一般的に、センサーサイズが大きいほど、ダイナミックレンジと信号対雑音比（SNR）は向上します。

SoCまたはFPGAは、イメージセンサーによって収集されたデータを処理します。典型的な処理には、センサーの生データから使用可能な静止画像または動画ストリームを作成し、それらを圧縮して送信することが含まれます。パターン認識などのより高度な処理は、カメラ内または中央コンピュータで実行できます。

カメラをマシンビジョンシステムの他の要素に接続するためのインターフェースは様々です。最も一般的なものは、Ethernet、USB、GMSL（Analog Devices）、V3-Link、FPD-Link（Texas Instruments）です。Wi-Fiや独自の無線インターフェースも使用できます。

産業用カメラのブロック図

一般的なCMOSイメージセンサーは、6MHzから72MHzの固定周波数クロックを必要とします。一般的に、センサーのデータレートが高いほど、クロック周波数も高くなります。データレートは主に以下の3つの特性に依存します。

解像度はセンサーサイズ（5 x 4 mmから54 x 40 mmの範囲）とピクセルピッチに関連します。
1秒あたりのフレーム数
ピクセルあたりのビット数

デジタルデバイスであるSoCやFPGAは、SiT1603のような10～40MHzのシングルエンド発振器で簡単にクロック駆動できます。リアルタイムクロックによる計時が必要な場合は、オプションで32.768kHzの発振器を追加できます。SiT1811のような低消費電力発振器は、わずか6μAの消費電流で、スタンバイモードにおいても正確な計時を可能にします。

インターフェースのクロッキングはチップセットによって異なります。一般的には次のようになります。

シングルエンド25MHzのイーサネット
シングルエンド48MHzまたは差動100MHzのUSB
25MHzなどの周波数のシングルエンドクロックを備えたGMSL
25 MHz ～ 100 MHz の範囲のシングルエンド周波数の V3-Link および FPD-Link

産業用カメラ向けMEMSタイミングソリューション

デバイス	主な特徴	主要な値
MHz発振器 SiT8008 1～110 MHz SiT1602 52 標準周波数 3.57～77.76 MHz	-40℃～+85℃ ±20 ppmの安定性 5つの標準パッケージサイズ	高い信頼性柔軟な周波数オプション優れた温度安定性
MHz発振器 SiT8021 1～26MHz	-40℃～+85℃ ±50 ppmの安定性 1.5 x 0.8 CSPパッケージ	高い信頼性拡張温度範囲小さなフットプリント広範囲にプログラム可能な周波数範囲
MHz発振器 SiT1603 ^[1] 8～76.8 MHz（様々な特定周波数）	-40℃～+85℃ ±25 ppmの安定性消費電力量2mA 0.75 fs rms位相ジッタ	高い信頼性低消費電力さまざまな標準パッケージオプション
差動発振器 SiT9366 1～220 MHz	低ジッタ0.23 ps RMS ^[1] LVPECL、LVDS、HCSL 2.5～3.3V -40℃～105℃ 3.2 x 2.5 mmパッケージ	厳しいジッタ要件を満たす小さなPCBフットプリント、簡単なレイアウト柔軟性による簡単な設計 MEMSの信頼性
32.768 kHz発振器 SiT1811 ^[1]	±20、±50 ppmの安定性 1.14～3.3 V電源標準消費電力量490 nA（無負荷時）最大-40°C～+105°C 1.2 x 1.1 mm QFN	低消費電力小さなフットプリント優れた安定性により、長時間のスタンバイ時間でも正確な時刻表示が可能になり、さらに電力を節約できます。
32.768 kHz発振器 SiT1552	±5、±10、±20 ppmの安定性消費電力量1μA 最大-40°C～+85°C 1.5 x 0.8 CSPパッケージ	低消費電力小さなフットプリント優れた安定性により、長時間のスタンバイ時間でも正確な時刻表示が可能になり、さらに電力を節約できます。