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一文看懂AA设备提升车载摄像头性能的完整流程

发布日期:2020-07-19 14:41   来源:未知   阅读:
 

  汽车自动驾驶的概念近些年已经成为全世界的潮流,即使并非从事相关行业的人,也一定都听说过。

  1、使人更舒适。手动驾驶需要全神贯注,长时间驾驶无疑会增加驾驶员的疲劳度,据统计,车祸事故中,由于疲劳驾驶引起的比例高达近20%。

  2、使出行更安全。首先人的情绪会不稳定,可能会放松警惕,也可能会因为堵车等原因而产生情绪波动,从而引发各种交通事故。自动驾驶则能始终如一,坚守原则。

  3、使出行更便捷。自动驾驶可以根据道路车流情况,运用大数据给出最佳行驶路线,从而节省时间,提高出行效率。

  据可靠数据,2018年中国境内的汽车驾驶人为3.69亿人,汽车保有量为2.4亿辆,这是一个巨大的市场。随着自动驾驶概念的发展,各投资公司也持续对相关产业投入大量资金。这也必定促使自动驾驶的技术发展日新月异。

  经过近年来的技术更新,汽车自动驾驶经历了从简单的报警、提醒到自动巡航,自动泊车。在发展到非复杂环境下的自动驾驶这样一个过程,最终的目标,当然是在复杂的实际道路环境中实现完全的自动驾驶。但是,就目前的技术和硬件设施还无法实现。

  但是随着摄像头和车载雷达等部件的技术提升,相关的软件算法的改进,以及配套的硬件设施的开发,相信在不远的将来,驾驶员在自动驾驶的车内,小憩一会儿将不是什么梦想。

  当然,仅仅靠车的摄像头和雷达等传感设备,还是无法完全保证自动驾驶的安全性,要实现真正的自动驾驶,离不开智能道路的建设。

  智能道路,让车与路人实时感知车辆周边状况,并进行及时预警。智能道路的建设是当前世界各国解决道路安全问题的一个研究热点,而庞大的数据交互对通信系统提出了很高的要求,5G通讯作为构建智能道路的网络基础设施起着至关重要的作用,随着5G通讯的普及和车辆本身提供的识别感应系统的日臻完善,智能交通的实现也将不再遥不可及。

  车载摄像头也是目前实现汽车自动驾驶的主要部件之一,根据安装的位置,然后以及本身的特性等作用多种多样,一般包含前向的高级驾驶辅助系统,360环视后视以及车载流媒体后视镜等等。

  环视360的摄像头,拍摄汽车前后左右四个方向的图像,用图像拼接技术,构建汽车四周的3D场景,已实现自动泊车,360摄像头的视场角大,景深范围广。前视摄像头可以实现车道识别,车距侦测等功能,为了提高测距等功能准确性,现在有很多开始使用双目甚至三目的前视摄像头,前视摄像头拍摄距离远,焦距长,对制作过程的精度要求比较高。

  比如特斯拉的Autopilot车型中就有八个车载摄像头。其中前视有三个,它们分别有不同的视场角和拍摄距离。

  1、识别度高,通过精准的图像处理算法对摄像头采集的图像进行分析,可以准确的获知汽车行进过程中周边的各种环境变化,可以分清车辆,行人,花草树木等。

  2、制作工艺相对简单,相较于雷达,摄像头,无论是本体结构还是测试的复杂度都比较小,因此设计开发周期和成本都相对低一些。

  3、功能多样,可实现前后左右远近高低的全方位监测,还可以监视车内驾驶员的情况,红外摄像头还可以实现夜视的功能。

  摄像头在汽车行业的应用非常广泛,一些政府或组织对车辆安装摄像头都有强制性的要求,比如美国规定2018年5月以后销售车辆必须安装前视后视摄像头,中国车辆管理发布,大卡车必须安装前视后视摄像头和环视摄像头,2018年8月28日起,出租车和经营车辆。强制安装前视后视摄像头,环视摄像头以及内置摄像头等。

  在以往的项目中遇到了形形色色的摄像头,调试过程中也遇到了各种各样的挑战。比如光轴的准确性要求。光轴的准确性直接影响到360摄像头拼接与前视摄像头距离测量等功能,如果光轴的偏转角度过大,得到的误差也就越大。还有气密性要求。

  360环视摄像头一般是裸露在汽车外部的,必须确保摄像头的气密性能,否则水汽容易进入摄像头,在温度变化的情况下产生起雾的现象,严重影响摄像头的功能。稳定性的要求。出图快速无延迟,不会因过高的上电时序要求等原因导致闪屏,黑屏等问题,使用寿命需要大于五年。

  还有兼容性要求。这个主要是针对厂商来说,每家客户都不可能只生产一两款型号,而机型多了之后,摄像头的接口等硬件不一致,就产生了设备的兼容性要求。还有就是摄像头的参数测定,所谓的光轴的准确性等评价摄像头质量指标,它并没有一个比较直观的方法去测定,那么这个如何衡量呢?

  针对光轴准确性的要求,提供采用AA工艺的设备来调整镜头和sensor的位置,保证光泽与下面的焦点,在图像中心附近。

  针对气密性要求,提供各类壳体组装、点胶固化等设备保证工艺质量,也提供配备精密气密测试仪的检测设备。

  针对兼容性的要求,我们可提供各种接口类型的图像采集卡,支持不同解码版的定制,设备结构,支持不同接口摄像头的快速唤醒。

  针对稳定性的要求,可提供图像采集卡及相关测试程序来检测闪屏、黑屏等问题,通过多摄像头采集系统,可以实现数十颗甚至上百颗摄像头。

  针对摄像头参数标定需求开发了精准的标定设备,尤其是摄像头的内参,并持续研究如何改善和提高精度中。

  AA,其全称是Active Alignment,即主动对位,是一项确定零配件装配过程中相对位置的技术。

  在摄像头封装过程中,涉及到图像传感器、镜座、PCB、镜头、线路板等零配件的多次组装,因此零配件的叠加工差越来越大。而传统的采用螺纹组合镜头的方式,无法自由调整这些误差带来的影响,这种表现就是摄像头拍摄的图像位置可能偏离画面中心,各个区域的清晰度差异大等等。

  在AA工艺中,镜头和图像传感器的相对位置调整是处于一个完全自由的状态,对实时采集到的成像数据进行分析,不仅可调节镜头和传感器的相对高度,还可以调节水平位置以及镜头的倾斜角度等。从而保证图像的全画面都很清晰,且光轴与像面的焦点处于图像中心。

  在图像传感器的分辨率不断增加和单像素尺寸不断减小的情况下,镜头与传感器的相对定位的准确性要求越来越高,目前传统的封装设备已经不能满足。通过AA工艺的主动校准技术,可以修正各组件的机械工差,保证摄像头的成像质量以及产品的一致性。

  1、高精度的运动机构,其重复运动精度可达一微米亚像素级。可同时调整水平,位置及倾斜角度,保证清晰度的一致性以及光心位置的准确。

  2、光学环境,必须采用高均匀度的光源和高精度的图卡来保证成像质量评价的准确性和稳定性。

  3、高速图像采集系统,实时高速采集图像,既要保证图像采集与运动控制的协调,又要兼顾效率。我们使用的采集卡在采集千万像素级别的图像时,可达到15帧以上的速度,实时传输数据。

  4、先进的软件算法,软件算法可保证识别精度在0.5像素以内。从而光心调整的精度可以在两个像素以内,镜头倾斜角度可以调整在0.1度以内。

  比如国内做的比较好的企业苏州艾微视图像科技有限公司,在摄像头的生产测试方面经营多年,有丰富的经验,目前主营业务是车载摄像头的生产和测试方案以及设备。同时还有一些具备自主知识产权的相关部件,如图像采集卡,平行光管等。当然,还有一些和图像的相关的其他产品,比如给国外客户设计的多摄像头采集系统,可同时采集大量摄像头的图像,用于医学观测和产品老化测试等。

  可提供的车载摄像头AA工艺线体囊括PCB贴片完成之后的所有流程,按照一般的摄像头产品结构设计,主要有一下八个工站。

  1、PCBA与壳体组装。根据产品的PCB数量不同,可能有一道或者两道锁付工序。其中sensor PCB和前壳的锁付是比较关键的,这两个锁付后相对位置必须非常稳定,否则会影响镜头和sensor的相对位置。锁付可按照手动或自动方案来设计,还可以加入手动撕膜和清洁图像传感器的部分。

  2、离子活化。这个是只在需要点胶的部位吹离子风,以增强表面粘着力,让胶水能更好的粘结镜头和壳体,前面也说过,车载摄像头的气密性要求是比较高的。而且需要耐振动的能力强,因此,镜头和壳体的交合是否稳定起着极其重要的作用。

  3、点胶。通过运动控制可实现不同形状的点胶动作,有高精度称重设备及工业相机等检测点胶的量和状态是否达到要求。点胶之前还可以加入白板检测功能,如果图像传感器上有脏物等,就不进行点胶动作,以降低返修的复杂度并节省成本。

  4、AA和UV固化。通过高精度运动结构配合软件算法实时调整镜头和图像传感器的相对位置,达到最佳的成像效果,之后启动UV灯固化胶水,可以固定镜头调整壳体位置,也可以固定壳体调整镜头位置,我们一般推荐的是后者,因为这样线体运转效率高,同时光轴位置准确性要求也更容易达成。

  5、高温固化。前一段的uv固化只是初步的固化胶水,胶水还没有完全到达一个稳态,还需要用高温烘烤的方式对产品进行再次固化的动作,鉴于胶水在完全固化时有收缩性,会对成像效果产生一定影响,在前一站AA调焦时,就需要加入补偿值来抵消收缩的影响。

  6、壳体和尾线的组装。主要是前后壳以及后壳与尾线的锁付。前后壳的连接也可以采用激光焊接等工艺来实现。

  7、第七工程就是气密测试,所有组装工序完成后,需要对产品的气密性进行测试。

  8、综合测试。作为出货前的检验工序,摄像头的主要特性在这一站都需要进行测试,包含有白板测试、灰阶、清晰度,视场角和色彩还原、光心的位置等等。

  这个视频展示了主要几个工站的动作流程,包含上料、离子活化、点胶、AA和UV固化等。

  未来,艾微视将继续深耕车载摄像头的生产测试、自动化线体,目标是实现模块化、智能化,不断提高并改善客户体验。在提升摄像头质量的同时使生产调试流程更简化。

  鉴于调试过程中碰到的镜头品质参差不齐的情况,我们也将致力于开发镜头检测设备,甚至是高端的镜头组装设备,助力从材料端开始提升摄像头的品质,同时也可使生产调试过程更容易。其他更摄像头相关的行业。比如医疗器械中的摄像头,红外夜视摄像头等,也会持续研究如何改善工艺,提升效率。

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