AO_406

MAGGIO 2018 AUTOMAZIONE OGGI 406 141 dettaglio dell’immagine il più elevato possibile, il che comporta l’uso di sensori di immagine caratterizzati da una risoluzione molto spinta. Nell’esempio dell’ispezione a fine linea di display a pan- nello piatto (si veda Figura 1), il processo ha l’obiettivo di verificare il corretto fun- zionamento dei sotto-ele- menti RGB (Red Green Blu) presenti in ciascun pixel dei display. Complice la diffu- sione di questi prodotti in dispositivi mobili quali tablet, televisioni, veicoli, monitor e via dicendo, la risoluzione dei display è andata via via aumentando, passando da 1.080 p (full HD) a 4 k (ultra HD) e oltre. Per questo motivo le telecamere utilizzate per ispezionare questi display in fase di produzione devono rispettare specifiche molto stringenti, al fine di fornire i dettagli necessari e rilevare (rendendo disponi- bili immagini con particolari netti, ben separati) pixel aggiuntivi e sottostrutture eventualmente presenti nei display, senza in ogni caso penalizzare la qualità dell’immagine e l’uniformità necessa- rie per questo tipo di applicazione. Altri esempi di applicazioni che richiedono una visualizzazione a elevata risoluzione sono la sorveglianza ad alte prestazioni, che permette cioè di acquisire un campo visivo di ampie dimensioni con una risoluzione sufficiente per poter ingrandire qualsiasi zona del campo stesso, e la foto- grafia aerea, dove una maggiore risoluzione consente di ottenere ulteriori dettagli dell’immagine, oppure permette agli aerei di vo- lare a una quota superiore con conseguente riduzione dei tempi di volo. In tutti gli esempi appena menzionati, le applicazioni non solo richiedono una risoluzione molto alta, ma anche un’elevata qualità dell’immagine, che viene determinata mediante specifi- che quali uniformità, rumore, range dinamico ecc. Per soddisfare questo insieme di esigenze, in applicazioni di questo tipo sono stati utilizzati sensori di immagine basati sulla tecnologia Itccd (Interline Transfer CCD), grazie alla quale è possibile garantire le prestazioni di visualizzazione richieste anche passando a formati ottici maggiori. Questa tecnologia permette di acquisire imma- gini caratterizzate da un’elevata uniformità, mentre la funzionalità di ‘global shutter’, che consente di catturare nello stesso istante tutti i pixel che andranno a comporre l’immagine, rende possibile l’acquisizione di scene in movimento senza introdurre artefatti, ovvero elementi di disturbo, che interferiscono con la qualità della visualizzazione. Oltre a ciò, l’ampio range di esposizione e la ridotta ‘dark current’, caratteristiche tipiche di questa tecnologia, consentono di ottenere tempi di esposizione dell’immagine che vanno da pochi microsecondi a 1 secondo e oltre. La tecnologia Itccd è stata utilizzata per lo sviluppo di sensori di immagine ad alta risoluzione e di grande formato per oltre 15 anni, con risolu- zioni via via crescenti come richiesto dal mercato (si veda Figura 2). Nel 2003, per esempio, il sensore di immagine KAI-11000 era caratterizzato da una risoluzione di 11 Megapixel in un formato ottico 35 mm, mentre otto anni più tardi con il medesimo for- mato ottico era possibile ottenere una risoluzione quasi tre volte superiore. Una risoluzione più elevata a parità di formato ottico è un elemento fondamentale per semplificare gli aggiornamenti sul campo delle telecamere utilizzate in queste applicazioni, in quanto consente di non dover modificare le lenti e il posiziona- mento delle telecamere nel momento in cui vengono installate telecamere con una risoluzione maggiore. Requisiti più severi impongono nuove sfide progettuali Al fine di aumentare la risoluzione a partire dai 29 Megapixel di un di- spositivo come il sensore KAI-29050, mantenendo il formato ottico 35 mm, è necessario ridurre la dimen- sione dei pixel, in modo da rendere disponibile un numero maggiore di pixel a parità di superficie. Va co- munque sottolineato che per man- tenere inalterati i parametri chiave Figura 2 - Incremento della risoluzione ottenibile con tecnologia Itccd nel formato ottico 35 mm Figura 3 - Le sfide progettuali da affrontare