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Techniques

Sony s’apprête à lancer deux types de capteur Event-Based Vision Sensors

Publication: 3 novembre

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Acquisition de données à grande vitesse et en haute précision pour améliorer la productivité des équipements industriels...
 

Sony Semiconductor Solutions Corporation a annoncé la sortie prochaine de deux types de capteurs Event-Based Vision Sensors* empilés. Ces capteurs conçus pour les équipements industriels sont capables de se concentrer uniquement sur les changements liés au sujet et présentent la plus petite taille de pixel1 de l’industrie (4,86 μm de côté).

Les capteurs Event-Based Vision Sensors* détectent de manière asynchrone les changements de luminance de chaque pixel et renvoient uniquement les données modifiées, en les combinant avec des informations temporelles et de position du pixel (coordonnées xy), permettant ainsi un flot de données à haute vitesse et à faible latence.

Les deux nouveaux capteurs utilisent une technologie d’empilement exploitant la connexion Cu-Cu exclusive de Sony[2] et parviennent ainsi à atteindre la plus petite1 taille de pixel de l’industrie (4,86 μm). En plus de fonctionner avec une faible consommation d’énergie et d’assurer un débit ultrarapide, à faible latence et à haute définition temporelle, les nouveaux capteurs présentent une résolution étonnamment élevée pour leur petite taille. Tous ces avantages se combinent pour assurer une détection immédiate des sujets en mouvement dans divers environnements et situations.

Ces deux capteurs sont le fruit de la collaboration entre Sony et Prophesee et incarnent la fusion de la technologie de capteur d’image CMOS de Sony avec la technologie unique de détection de vision dynamique d’évènement de Prophesee. Cette collaboration a permis de mettre au point des systèmes d’acquisition de données à haute vitesse et haute précision et contribuera à améliorer la productivité des équipements industriels.

Face aux besoins toujours plus pointus et diversifiés des métiers de l’équipement industriel, l’utilisation de la détection ne cesse de croître afin d’extraire les informations utiles des images capturées par les caméras, ce qui exige une acquisition de données toujours plus efficace.

Avec la méthode traditionnelle, fondée sur la saisie de clichés, l’image entière est exploitée à des intervalles précis déterminés par la fréquence d’images. Les nouveaux capteurs de Sony utilisent, eux, une méthode fondée sur les évènements. Ils détectent de manière asynchrone les changements de luminance des pixels et génèrent des données mêlant position des pixels (coordonnées xy) et informations temporelles. Ils utilisent une structure empilée exclusive tirant parti de la connexion Cu-Cu pour réaliser la conduction entre la puce de pixel et la puce logique. Cette dernière est équipée d’un circuit de traitement du signal pour détecter les changements de luminance au niveau de chaque pixel. Grâce à cette conception, seuls les pixels qui ont détecté un changement de luminance de l’objet peuvent émettre des données, permettant ainsi une réactivité immédiate du capteur : les changements de luminance sont détectés très rapidement, avec une faible latence, une haute définition temporelle et une très faible consommation d’énergie. Par ailleurs, cette conception autorise des pixels de très petite taille, la plus petite1 de l’industrie (4,86 μm de côté), et permet d’obtenir un capteur haute définition très compact.

Ces produits peuvent détecter de légères modifications de vibration et ainsi déceler des anomalies dans le cadre d’une maintenance prédictive de l’équipement. Ils détectent également les changements dans les étincelles produites pendant le soudage et le découpage du métal, et peuvent ainsi, par exemple, informer les travailleurs du moment optimal pour changer d’outils. De même, ils peuvent contribuer à l’amélioration de la production dans des applications où la détection par capteurs d’images traditionnels (sur la base de clichés) présente des inconvénients ou encore, prendre en charge les processus de travail qui reposent sur l’expérience humaine.

Caractéristiques principales :

Conception compacte capable de performances haute définition grâce aux plus petits pixels de l’industrie (4,86 μm de côté)

Les nouveaux capteurs utilisent une structure empilée exclusive tirant parti de la connexion Cu-Cu afin d’assurer la conduction entre la puce de pixel et la puce logique intégrant un circuit de traitement du signal pour détecter les changements de luminance au niveau de chaque pixel. L’unité de pixel et le circuit de traitement du signal sont généralement placés sur la même carte. Mais avec ces produits, la structure unique autorise la plus petite taille1 de pixel de l’industrie (4,86 μm) tout en maintenant un rapport d’ouverture élevé[3] pour l’unité de pixel. Cette conception offre à la fois un facteur de forme compact et une haute définition, offrant des capacités de reconnaissance extrêmement précises.

Extraction de données évènementielles à haute vitesse, faible latence et haute définition temporelle avec une faible consommation d’énergie

La construction empilée exclusive a permis à Sony d’opter pour une méthode évènementielle qui détecte de manière asynchrone les changements de luminance des pixels et génère des données combinant position des pixels (coordonnées xy) et informations temporelles. Contrairement à la méthode fondée sur les clichés, elle permet aux capteurs de lire uniquement les données utiles, réduisant ainsi l’énergie consommée, mais avec une vitesse élevée de l’ordre de la microseconde et une faible latence, permettant ainsi un flot de données temporelles haute définition.

Fonction de filtre d’événements pour une acquisition d’informations simplifiée

Ces capteurs sont équipés de fonctions de filtrage d’évènements développées par Prophesee pour éliminer les données d’évènements inutiles, afin de pouvoir étendre leur champ d’utilisation à diverses applications. L’utilisation de ces filtres permet d’éliminer les évènements parasites pour la tâche de reconnaissance en cours, tels que le scintillement de la LED qui peut se produire à certaines fréquences (anti-scintillement), ainsi que les évènements très probablement étrangers au contour d’un sujet en mouvement (filtre d’évènement). Les filtres permettent également d’ajuster au besoin le volume de données pour s’assurer qu’il tombe en dessous du taux d’évènements pouvant être traité dans les systèmes en aval (contrôle du taux d’évènements).

Dans le cadre de la collaboration entre Sony et Prophesee sur ces produits, Prophesee met à disposition Metavision® Intelligence Suite, un logiciel de traitement du signal d’évènement optimisé pour les performances des capteurs. La combinaison des capteurs de vision dynamique d’évènement de Sony avec ce logiciel permettra un développement efficace d’applications et fournira des solutions pour divers cas d’utilisation.

Le capteur Event-Based Vision Sensors empilé avec 0,92 mégapixel effectif[4] IMX63 type 1/2,5 (7,137 mm de diagonale env.) et le capteur Event-Based Vision Sensors empilé de 0,33 mégapixel effectif[4] IMX637 - type 1/4,5 (diagonale de 3,983 mm env.) seront disponibles en octobre 2021.

- [1] Parmi les capteurs de vision dynamique d’évènement empilés. Selon les études de Sony (en date du jour de l’annonce, le 9 septembre 2021).

- [2] Technologie qui fournit une continuité électrique via des pastilles de Cu (cuivre) connectées lors de l’empilement de la section de pixels (puce supérieure) et des circuits logiques (puce inférieure). Par rapport à une connexion de type à travers le silicium via (TSV), où le contact est établi par des électrodes insérées en bordure de la zone de pixel ; cette méthode donne plus de liberté dans la conception, améliore la productivité, favorise la miniaturisation et augmente les performances.

- [3] Rapport d’ouverture de la section (section autre que la partie pare-lumière) vue du côté de la lumière incidente, par pixel.

- [4] Chiffre fondé sur la méthode de spécification des pixels effectifs du capteur d’image.

https://www.sony-semicon.co.jp/

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