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Coremo 液壓動(dòng)力液壓制動(dòng)器的工業(yè)應(yīng)用的制動(dòng)系統(tǒng)
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補(bǔ)充醫(yī)學(xué)的金屬氧化物半導(dǎo)體 (CMOS) 技術(shù)現(xiàn)如今具備了許多生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用所需的高級(jí)成像能力，但它可以代替昂貴得多的 sCMOS(科學(xué) CMOS)傳感器嗎？CMOS 與 sCMOS 傳感器為數(shù)個(gè)行業(yè)中機(jī)器視覺的性能及價(jià)值建立了基準(zhǔn)，本文將分別闡釋這兩種技術(shù)在極為嚴(yán)苛的生物醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)成像應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)和成本。
CMOS 和 sCMOS 傳感器的差異是什么？
一般來說，sCMOS 傳感器屬于“新一代” CMOS 傳感器。引入 sCMOS 技術(shù)是為了在 CMOS 開發(fā)早期彌補(bǔ)新型 CMOS 傳感器與傳統(tǒng) CCD(電荷耦合器件)傳感器之間的差距。起初，由于動(dòng)態(tài)范圍、讀取噪聲、幀率和分辨率方面的限制，生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用無法使用 CMOS 傳感器。后來推出的 sCMOS 攝像頭 采用與 CMOS 傳感器非常相似的設(shè)計(jì)原理和制造技藝，但具備了幾種可以克服最初 CMOS 缺陷的功能。這使得 sCMOS 傳感器非常適合看重弱光性能、交廣動(dòng)態(tài)范圍和較高保真度的科學(xué)應(yīng)用。
然而，自推出 sCMOS 攝像頭后，傳統(tǒng) CMOS 傳感器在量子效率和降低自身內(nèi)部噪聲方面獲得了巨大提升，使 CMOS 攝像頭成為許多高級(jí)生物醫(yī)療應(yīng)用的可行選項(xiàng)。而且大多數(shù) CMOS 攝像頭要比 sCMOS 實(shí)惠得多。許多工程師和研究人員需要為其應(yīng)用選擇顯微鏡學(xué)攝像頭、組織學(xué)攝像頭、細(xì)胞學(xué)/細(xì)胞遺傳學(xué)攝像頭或落射熒光攝像頭時(shí)，單單實(shí)惠這一因素便能燃起他們?cè)u(píng)估最新款 CMOS 傳感器的積極性。
我需要 CMOS 還是 sCMOS 傳感器？
選擇 CMOS 還是 sCMOS 傳感器，取決于一系列因素。如果您在兩者間舉棋不定，可以使用落射熒光照明，因?yàn)榧幢悴毁?gòu)買 sCMOS 傳感器，白光也已足夠。其中一種是否比另一種適當(dāng)很多時(shí)候只需考慮到達(dá)攝像頭的光線量，或者考慮具體應(yīng)用的特殊性能參數(shù)組合。無論是 CMOS 還是 sCMOS，應(yīng)當(dāng)選擇單色傳感器，而非彩色傳感器，因?yàn)榍罢咦陨砭邆淞孔有蕛?yōu)勢(shì)。
sCMOS 傳感器的特點(diǎn)是背面照明和能夠降低總體噪聲的較大像素(如 CCD 技術(shù))。另外，sCMOS 攝像頭通常包含一個(gè) Peltier 冷卻系統(tǒng)，以減少影響長(zhǎng)曝光的熱生成噪聲。使用 sCMOS 傳感器的攝像頭也需要較大帶寬接口，例如帶幀采集板的 CameraLink 或 CoaXpress，造成這類視覺系統(tǒng)更加復(fù)雜，因此也更加昂貴。
為解決這個(gè)問題，CMOS 制造商不斷提升量子效率(收集入射光子的能力)，降低讀取噪聲(確保較低程度的入射光子不在噪聲中丟失)并采用背面照明。雖然有的 CMOS 傳感器也可以使用 Peltier 冷卻系統(tǒng)，但對(duì)于某些生物醫(yī)療成像應(yīng)用來說，量子效率和減噪方面的改進(jìn)已無需再使用冷卻了。
接口也不斷降低成本——多年來，CMOS 傳感器已適配了消費(fèi)者接口，如 USB3、GigE 和 10 GigE。這些接口不需要抓幀器，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性(以及成本)。即將推出的 25/100GigE、USB4 和 CXPX 接口將可以大幅增加帶寬，有助于完全解決此問題。
CMOS 傳感器是成本更低的替代方案
許多工程師和系統(tǒng)設(shè)計(jì)師僅因?yàn)槌杀靖途陀袆?dòng)力考慮評(píng)估用最新的 CMOS 傳感器代替基于 sCMOS 的系統(tǒng)。許多案例中，視覺系統(tǒng)設(shè)計(jì)師驚喜地發(fā)現(xiàn)，1千美元內(nèi)就可以找到一款合適的 CMOS 攝像頭，而通常相似性能參數(shù)的 sCMOS 設(shè)置可能需要 1 萬(wàn)美元以上。
無論對(duì)于 sCMOS 還是 CMOS，許多攝像頭制造商不以單一標(biāo)準(zhǔn)比較攝像頭。所以，不考慮所使用的傳感器類型而對(duì)比攝像頭會(huì)比較困難。在機(jī)器視覺領(lǐng)域，EMVA1288 是歐洲、美國(guó)(AIA - 美國(guó)自動(dòng)成像協(xié)會(huì))及日本(JIIA - 日本工業(yè)成像協(xié)會(huì))攝像頭規(guī)格與測(cè)量的公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)。
總之，對(duì)于要求極高性能的情況，可能必須使用 sCMOS 攝像頭。但在選用一種并棄用一種前，也有必要確定您的具體應(yīng)用最重要的性能參數(shù)，然后合理對(duì)比 CMOS 與 sCMOS 攝像頭。CMOS 傳感器正在不斷進(jìn)步，CMOS 與 sCMOS 的性價(jià)比在不斷縮小。如果傳統(tǒng) CMOS 傳感器就可以滿足應(yīng)用要求，那么它可以為您及團(tuán)隊(duì)所用，成為一種實(shí)惠巨大的替代方案。
選擇 FLIR CMOS 機(jī)器視覺攝像頭
如果您決定對(duì)應(yīng)用使用 CMOS 攝像頭，可以選擇落射熒光應(yīng)用最常用的兩種 FLIR 攝像頭系列，即 Backfly S 和 Oryx。
Blackfly S 攝像頭系列提供非常豐富的傳感器和接口(USB3 和 GigE 都有)。符合盒裝和板級(jí)外形尺寸的傳感器選項(xiàng)也很廣泛。
Oryx 攝像頭系列擁有適配最快 10GigE 接口的高分辨率傳感器。Oryx 攝像頭功能全面，適合較高的端部應(yīng)用，但外形尺寸更大。如果傳輸速度很重要，Oryx 是很好的選擇。
Blackfly S 和 Oryx 攝像頭系列均可通過用于加快創(chuàng)建應(yīng)用的 GenICam3 及 Spinnaker SDK 進(jìn)行控制和編程。
如需進(jìn)一步縮小攝像頭型號(hào)選擇范圍，可以使用我們的機(jī)器視覺型號(hào)選擇器，它包含 14+(基于 EMVA 1288)成像參數(shù)篩選條件。如需查找弱光條件下性能良好的型號(hào)，請(qǐng)篩選絕對(duì)靈敏度、量子效率和動(dòng)態(tài)范圍值較高的。絕對(duì)靈敏度就是得到相當(dāng)于傳感器所觀測(cè)噪聲之信號(hào)所需的光子數(shù)。量子效率是指給定波長(zhǎng)下轉(zhuǎn)化為電子的光子。動(dòng)態(tài)范圍是信號(hào)與噪聲(包括顳暗噪聲)比值，顳暗噪聲是指無信號(hào)時(shí)傳感器內(nèi)的噪聲。請(qǐng)記住，單色型號(hào)的弱光性能優(yōu)于彩色型號(hào)。
如需查看某個(gè)機(jī)器視覺攝像頭的性能詳情，請(qǐng)閱讀其型號(hào)的 EMVA 成像性能文檔。該文檔位于每個(gè)攝像頭支持頁(yè)面的“資源”選項(xiàng)卡，或參閱《機(jī)器視覺傳感器綜述》。
仍需幫您決定或您對(duì)具體項(xiàng)目有疑問？請(qǐng)聯(lián)系我們的機(jī)器視覺攝像頭專家以節(jié)省您的研究時(shí)間。如需更加深入研究關(guān)于生物醫(yī)療及生命科學(xué)應(yīng)用之機(jī)器視覺攝像頭選擇的重要參數(shù)，請(qǐng)參閱我們的文章《生物醫(yī)學(xué)成像：機(jī)器視覺攝像頭技術(shù)規(guī)格選擇及計(jì)算方法指南》。
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