Im Interview mit Daniel Seiler erfahren wir, wie ein CMOS-Chip Messprozesse deutlich beschleunigen kann, wie bis zu 10-fach höhere Ausleseraten möglich sind und inwieweit sich diese Geschwindigkeit auf den Energieverbrauch der Sensoren auswirkt. 

AT Sensors hat jüngst einen eigenen Sensorchip ­entwickelt, der die 3D-Sensoren von AT in der Kombination aus Auflösung und Geschwindigkeit zu den schnellsten weltweit macht. Worauf basiert diese Schnelligkeit und von welcher Geschwindigkeit sprechen wir hier? 

Daniel Seiler: Der von uns entwickelte CMOS-Chip mit 3K-Auflösung ermöglicht, abhängig von der Bildfeldgröße, Profilraten von 140 KHz. Durch diese zuvor unerreichten Geschwindigkeiten können unsere Kunden ihre Messprozesse deutlich beschleunigen. Wir erreichen mit dieser Technologie in einzelnen Applikationen bis zu 10-fach höhere Ausleseraten. Die Schnelligkeit basiert darauf, dass eine Vorverarbeitung direkt auf dem Chip die relevanten Informationen der Laser­linie extrahiert und geschwindigkeitsoptimiert an den Auswerte-PC überträgt.

Wie wirken sich die erhöhte Geschwindigkeit und Auflösung auf den Energieverbrauch 
der Sensoren aus?

Daniel Seiler: Das ist das Elegante an unserer Lösung: Wir erreichen die hohe Geschwindigkeit nicht durch überhöhte Taktung der Elektronik, sondern durch intelligentes Vorverarbeiten der Daten. Damit ist der Energieverbrauch und – viel wichtiger – die Wärmeentwicklung des Chips gering, was sich wiederum positiv auf die Qualität der Bilder und Messdaten auswirkt.

Welche Rolle spielt die WARP-Technologie (Widely Advanced Rapid Profiling) in diesem Zusammenhang?

Daniel Seiler: WARP ist unser Name für die Vorverarbeitung der Daten. Eine Recheneinheit ist direkt im Chip integriert und setzt diese schnelle Ermittlung des Laser-Profils um. Daher der Name Widely Advanced Rapid Profiling.

Was genau ist WARP, woher kam die Idee? Lässt sich diese Technologie auch in 
bestehende Systeme integrieren? 

Daniel Seiler: Während die Umsetzung des eigenen Chipdesigns hochkomplex war, ist die Grundidee sehr simpel: Beim Laserprofiling interessiert uns nämlich aus den gesamten Bilddaten nur eine einzige Information – und das ist die exakte Position der Laserlinie. Die restlichen Bildpixel, die der CMOS-Chip aufnimmt, können verworfen werden, sobald wir diese Informationen haben. Da also unwichtige Daten nicht übertragen werden, erreichen wir eine massive Geschwindigkeitserhöhung des ganzen Systems und entlasten die Netzwerkverbindung sowie den Prozessor im PC.

Dieser Schritt erfolgt jedoch direkt im Bildchip, weshalb eine Nachrüstung bestehender Sensoren mit dieser Technik nicht möglich ist. Durch den flexiblen und modularen Aufbau unserer 3D-Sensoren können wir unseren Kunden jedoch in nahezu allen Fällen ein passendes Austauschmodell mit WARP-Funktion für ihre Anlagen anbieten.

Welche Anwendungen profitieren am meisten?

Daniel Seiler: Obwohl es nach wie vor viele Anwendungen gibt, für die auch niedrigere Geschwindigkeiten ausreichen, kommen immer häufiger Kunden mit Herausforderungen auf uns zu, die derzeit einzig mit dem WARP-Sensor lösbar sind. Hierunter fallen häufig Applikationen aus der Elektronikindustrie (zum Beispiel die SMD-Bestückung, BGA- und Pin-Inspektion), aus dem Transportwesen (wie Schienen- und Straßenvermessung) sowie aus der Stahl- und Holzindustrie (Vermessung von Stahlbrammen oder Holzzuschnitten).

Wie beeinflusst das On-Sensorchip Processing die Datenübertragung und -verarbeitung?

Daniel Seiler: Außer, dass es alles viel schneller wird, beeinflusst das On-Sensorchip-Processing die Datenverarbeitung gar nicht. Der Anwender eines WARP-Sensors erhält nach wie vor unkomprimierte Rohdaten in voller Qualität.

Welche Vorteile bietet die WARP-Technologie bei der Messung stark reflektierender Materialien?

Daniel Seiler: Die WARP-Technologie funktioniert unabhängig von den Eigenschaften des Materials. Da wir jedoch auch häufig Anfragen zur Vermessung von glänzendem Metall und sogar der Glasdicke bekommen, haben wir Funktionen in unserer Software integriert, mit denen sich störende Reflexe optimal unterdrücken lassen. Diese Funktionen stehen in all unseren Sensoren zur Verfügung.

Welche Produkte respektive Serien mit WARP-Speed und neuem Sensorchip hat AT Sensors bereits im Portfolio? 

Daniel Seiler: Der WARP-Sensor ist tatsächlich in all unseren Kameras und Sensor-Modellen erhältlich. Darüber hinaus können wir – aufgrund der modularen Auslegung unserer MCS-Familie – ohne Entwicklungskosten für jeden Kunden einen maßgeschneiderten Sensor herstellen. Es gibt also außer der Physik keine Grenzen für den Einsatz des WARP-Sensors.

Wie sieht das Kosten-Nutzen-Verhältnis der neuen Sensoren im Vergleich zu herkömmlichen Sensoren aus?

Daniel Seiler: Die gute Nachricht ist, dass unsere Kunden bis zu 10-fach höhere Ausleseraten erreichen, ohne auch nur annähernd 10-fach höhere Kosten zu haben. Das ist schon mal sehr positiv für das Kosten-Nutzen-Verhältnis. Wir haben bisher sehr erfreuliche Rückmeldungen zu den Preisen dieser Serie erhalten. AT Sensoren decken aber ein großes Spektrum an Applikationen ab. So bieten wir zum Beispiel mit unserer Economy-Serie ECS leistungsstarke 3D-Sensoren ab 5.500 Euro an.

Welche Pläne hat AT Sensors für die Weiterentwicklung der 3D-Technologie?

Daniel Seiler: Wir haben tatsächlich noch viele Ideen und Pläne, die über den Chip hinaus auch die Lasertechnologie, den Gesamtaufbau der Sensoren und natürlich die Software betreffen. Vergangenes Jahr haben wir drei neue Produktreihen eingeführt und werden auch 2025 weitere Neuheiten für unsere Kunden vorstellen. (agry)