On Semiconductor CMOS 센서로 머신 비전 응용 분야 확장

다양한 머신의 진격은 거침이 없고 점점 더 다양한 혁신적인 응용 분야에 시각 인식 능력이 필요해질 것입니다. 물리적 세계에서 시각적 정보를 인식하고 해석할 수 있도록 머신에 기능을 부여하려면, 이미지를 실시간으로 캡처하고 분석하며 이에 따라 행동을 취할 수 있도록 이미지 센서, 시스템 구성 요소 및 처리 알고리즘이 필요합니다.

머신 비전 응용 제품을 개발할 때는 중요한 타협점이 존재하기 때문에, 설계자들은 다양한 사용 사례와 성능 수준을 충족시킬 수 있는 강력한 제품 세트를 활용할 수 있어야 합니다. On Semiconductor(onsemi)는 고성능 글로벌 셔터 CMOS 이미지 센서부터 비용 효율적인 롤링 셔터 센서까지 다양한 비전 제품 포트폴리오를 제공하며, 통합형 온보드 이미지 시스템 처리 솔루션도 또한 제공합니다(그림 1).

그림 1: On Semiconductor는 다양한 응용 분야의 다양한 요구 사항을 충족시키기 위해 광범위한 CMOS 센서를 제공합니다. (이미지 출처: On Semiconductor)

글로벌 셔터 센서는 모든 픽셀을 동시에 캡처하여 순간을 정확히 포착합니다. 높은 프레임 속도를 지원하므로, 빠르고 예측 불가능하거나 고정밀도가 요구되는 환경에서도 머신 비전 시스템이 정확하고 신뢰성 있게 작동할 수 있도록 합니다. 하지만 프레임 속도가 높을수록 전력 소비, 대역폭 및 열 발생도 증가합니다.

롤링 셔터 센서는 이미지를 줄 단위로 읽어들이며, 전력과 비용면에서 효율적입니다. 하지만 이들은 문서 스캔이나 저비용 스마트 기기 등 정적 또는 저속으로 움직이는 응용 분야를 대상으로 설계되었습니다. 이러한 분야에서는 속도와 정밀도보다 크기, 전력 소비량, 예산이 더 중요합니다.

비전 응용 분야에 대한 수요 증가

머신 비전 응용 분야에 대한 수요의 급속한 확대는 자동화 확대, 인공 지능(AI)의 통합 그리고 다양한 산업 분야에서 품질 관리의 필요성이 증가함에 따라 더욱 촉진되고 있습니다. 복합 연간 성장률 전망치는 8%에서 13% 사이이며, 2025년 시장 가치 추정치는 $160억 달러에서 $230억 달러 사이로 예상됩니다.

제품 설계자들에게 중요한 것은 머신 비전이 산업 분야의 전통을 벗어나 소비자 전자 제품, 의료 분야, 농업과 물류 등 다양한 산업 분야에서의 핵심 기능으로 자리 잡아가고 있다는 점입니다.

설계자들은 소비자용 스마트 홈 제품, 로봇 공학, 자동차, 의료 기기 등에 머신 비전을 통합하여 물리적 세계에서 발생하는 상황을 인식하고 해석하며 이에 대응할 수 있는 기술을 적용할 수 있는 기회를 맞이하고 있습니다.

이러한 적용의 성공 여부는 광학, 전력, 처리 및 연결성 간의 균형을 맞추는 능력에 크게 달려 있을 것입니다. onsemi는 강력한 비전 제품 라인업을 통해 설계자들이 속도, 이미지 품질, 통합성, 비용 효율성 등 다양한 요소를 균형 있게 고려할 수 있도록 다양한 옵션을 제공합니다.

글로벌 셔터 옵션

빠르게 움직이는 장면을 뿌옇지 않고 선명하고 이미지로 담아내기 위해 설계자들은 ARX383CSSM00SMKA0-CR을 활용할 수 있습니다. 이 센서는 0.3메가픽셀 글로벌 셔터 센서 계열 중 하나로, VGA 해상도를 제공하며 최대 초당 120프레임(fps)의 풀 해상도 성능을 지원합니다. 저조도 환경과 고조도 환경 모두에서 선명하고 노이즈가 적은 이미지를 생성하며, 연속 동영상과 단일 프레임을 모두 촬영할 수 있는 기능을 갖추고 있어 다양한 응용 분야에 적합한 다목적 솔루션입니다.

AR0235CSSM00SMKA0-CR은 고속 비전 시스템용으로 설계된 2메가픽셀 글로벌 셔터 센서입니다. 이 제품 그리고 다른 AR0235 변형 모델들은 120fps에서 풀 해상도로 움직이는 장면을 정확하고 빠르게 캡처하도록 최적화되어 있으며, 빠른 움직임 환경에서도 모션 블러를 완전히 제거할 수 있습니다. 따라서 스캐닝 및 산업용 검사 응용 분야에 적합합니다.

저비용 글로벌 셔터 옵션인 AR0145CSSM28SMKA0-CR은 1메가픽셀 CMOS 센서 계열 제품으로, 60fps의 프레임 속도를 지원합니다. MIPI 전용 인터페이스를 사용하며, 고해상도가 필요하지 않은 임베디드 비전 모듈, 콤팩트 스캐너, 로봇 공학 등의 부문에서 비용 효율적인 옵션을 제공합니다.

롤링 셔터 센서

롤링 셔터 카테고리에서 onsemi는 2메가픽셀 AR0246NPSC10SMKA1-CR을 포함한 계열을 제공합니다. 이 제품은 1920 H x 1080 V의 액티브 픽셀 배열을 갖춘 신뢰성 있는 중간 해상도 이미징을 제공합니다. 저전력 및 비용 효율적인 비전 시스템용으로 설계되어 내장형 카메라 및 스마트 감시 시스템 등 다양한 응용 분야에 적합하며, 연속 동영상 촬영과 단일 프레임 캡처 모두를 지원합니다.

빠르게 움직이는 장면을 정확하게 캡처해야 하고 운영 전력이 낮아야 하는 응용 분야에서는 설계자들이 5메가픽셀 AR0544CSSC11SMKA1-CP2 롤링 셔터 센서를 선택할 수 있습니다. 콤팩트하면서 성능이 뛰어나 최대 60fps의 고해상도 이미지를 제공하며, 라인 인터리브 HDR(LI-HDR) 모드에서는 30fps의 이미지를 제공합니다.

NOIP1SE2000A-LTI는 2메가픽셀 센서에 내장형 이미지 신호 처리기(ISP)를 갖춘 제품으로, 센서가 자동 노출, 색상 보정, 심지어 기본 압축과 같은 필수 기능을 직접 처리할 수 있습니다. 이는 지연 시간과 전력 효율성에 있어 중요한 요소이며 성능이 매우 중요한 응용 분야(예: 드론, 웨어러블 AR/VR 시스템 또는 스마트 카메라 등)에서 중요한 장점이 될 수 있습니다.

이 외에도 수백 종에 달하는 CMOS 센서 제품 라인업이 있습니다. 또한, onsemi는 직렬 변환기/직병렬 변환기 칩셋, 전원 관리 IC, 평가 키트 및 개발 기판, 임베디드 알고리즘, 튜닝 도구 등 보완 제품을 제공하여 설계자가 엔드투엔드 비전 시스템을 구축하기 위한 완전한 생태계를 제공합니다.

결론

onsemi는 CMOS 센서, 지원 부품, 도구로 구성된 완전한 생태계를 제공하여 설계자들이 광학, 전력, 처리, 연결성 분야의 기술적 과제를 극복할 수 있도록 지원합니다. 다양하고 유연성 높은 제품 라인업을 제공하여 설계자들이 독특한 요구 사항에 맞는 솔루션을 선택할 수 있도록 보장하며, 스마트 홈, 로봇 공학, 의료 기기, 자동차 기술 등 다양한 시장에서 혁신을 이끌어내는 기반을 마련합니다.