在工業環境中，每天需要處理不同形狀、尺寸、材料和光學特性（如反射比、吸收等）的零件。這些零件必須以特定的方向挑選和放置，然后進行加工。將這些零件隨機從存放的環境（容器或其他）中自動挑選并放置的活動通常被稱為箱揀。但這對機器人末端執行器（一種連接到機械臂末端的設備）提出了挑戰，它需要準確地知道要抓取物體的3D位置、尺寸及其想方向。為了做到在箱子外壁和箱內其他物體周圍準確導航，機器人的機器視覺系統除了需要獲取2D相機信息外，還需要獲取深度信息。

對于箱揀來說，捕獲物體3D影像的難題可以由結構光技術解決?；诮Y構光技術的3D掃描儀/相機通過將一系列圖案投射到被掃描的物體上而工作，并且用相機或傳感器來捕獲圖案失真。然后三角剖分算法計算數據并輸出3D點云。圖像處理軟件（如MVTech開發的Halcon）計算物體位置和機械臂的最佳進場路線。

DLP技術通過安裝在半導體芯片頂部的微鏡矩陣（也稱為數字微鏡器件，DMD）提供高速圖案投射能力，如圖2所示。DMD上的每個像素表示投影圖像中的一個像素，并允許像素精確圖像投影。微鏡在~ 3us時可以轉換，以通過投影透鏡將入射光反射到物體上或光塊上。前者可以在投影場景中獲得明亮像素，而后者可以創建暗像素。DLP技術也具備獨特的優勢，能夠使用各種光源（如燈、LED和激光）在寬波長范圍(420 nm – 2500 nm)內投射圖案。

用于箱揀的由DLP技術驅動的結構光具備多種優勢：

抗環境光照能力強。工廠的光照條件，如低曝光和不同照明區域之間的高對比度，導致傳感器曝光不足或會對機器視覺系統產生干擾的閃光燈，對需要機器視覺的應用（如箱揀）來說是一大挑戰。由DLP技術驅動的結構光本身具有主動照明，這使得它能夠抵抗這些條件。

無活動部件。結構光系統可以立即捕獲整個場景，不再需要將光束掃過物體或通過光束移動物體（如在掃描解決方案中）。結構光系統保護在宏觀尺度內不使用活動部件，這使其能夠免受機械磨損。

實時3D圖像采集。DLP芯片中的微鏡以高速度控制，可提供高達32kHz的自定義圖案投影。除此之外，DLP控制器提供觸發輸出和輸入，可用于使相機和其他設備與投影圖案序列保持同步。這些功能有助于實現允許同時掃描和挑選的實時3D圖像采集。

投影圖案的高對比度和高分辨率。由于每塊微鏡可以將光反射到目標或吸收表面上，因而可以獲得高對比度，使得能夠在不受物體表面屬性影響情況下進行準確的點檢測。再加上使用具有2560 x 1600塊鏡子的高分辨率DLP芯片，可以探測到微米級的物體。

適用于物體參數。與使用衍射光學元件的系統相比，可編程圖案和各種點編碼方案（如相移或格雷編碼）使結構光系統更適合對象參數。

加快開發時間。盡管機器人提供較高的重復性，但在非結構化環境中，箱揀需要精確性。因為在這種環境下，每次從儲存箱中取出一個物體時，所揀選的物體的位置和方向都會發生變化。成功應對這一挑戰需要可靠的工藝流程——從機器視覺到計算軟件，再到機器人的靈巧性和抓取器。使所有東西協同工作可能是一項耗費大量開發時間的挑戰。

TI的DLP技術評估模塊能夠將結構光快速植入機器視覺工作流程。為了演示這種能力，工廠自動化與控制系統工程師以一定的距離和角度將DLP LightCrafter 4500評估板安裝至單色相機。DLP評估板由相機通過一根互相連接的觸發電纜觸發。

然而，每個子系列都具有獨特的性能優勢。例如，如果您為了感測電機電流，最初在具有輸出擺幅至 GND 電路的單電源、低側、單向電流檢測解決方案中使用TLV9002，但后來，為了處理更大的電機瞬變電流，確定需要更高的增益和更快的壓擺率，那么您可以輕松切換到更高帶寬、引腳對引腳兼容的TLV9052，無需再重新進行設計。這是可以實現的，因為每個子系列都有相同的16個封裝選項，涵蓋單通道、雙通道、四通道三種通道配置。

封裝的靈活性

圖2詳細顯示了各種封裝選擇?！靶袠I標準”(Industrial Standard)一列確定了該封裝是否行業通用，可從別的供應商處獲得，以作為第二供貨選項?！翱申P斷”(Shutdown)一列顯示了具有可關斷功能的封裝，能幫助工程師進一步降低系統功耗。

雖然表格中大多數的小封裝選項都是四方扁平無引線（QFN）封裝，但我們想重點介紹一下SOT23-THIN這種有引線的小封裝類型。雙通道、小外形晶體管（SOT）-23-薄封裝(SOT23-THIN)和大家熟悉的單通道SOT-23的封裝體類似，但它有8個引腳，而不是傳統的5或6個引腳。相對于那些尺寸更大的引線封裝，如小外形集成電路(SOIC)、薄小外形封裝(TSSOP)和極薄小外形封裝(VSSOP)，SOT23-THIN具有引腳外置、同時尺寸更小的優點，是一種更好的封裝選擇。如要在同一塊PCB版上實現SOT23-THIN和傳統的引線封裝的兼容設計，也可以采用雙布局技術。如要了解更多詳情，請閱讀模擬設計期刊文章，“小封裝運放的第二封裝兼容設計”。當然，如果您想最大限度地節省PCB尺寸，我們建議采用QFN封裝選項。

圖2：放大器系列封裝選項

尺寸的突破

這三種放大器子系列采用業界最小的單通道和四通道封裝。相比市場上現有的同類小尺寸器件，TI的單通道0.8mm x 0.8mm超小型無引線(X2SON)封裝的尺寸還要小13%，四通道2.0mm x 2.0mm超小型QFN（X2QFN）封裝的尺寸還要小7%。這些封裝加上雙通道1.0mm x 1.5mm X2QFN封裝，能為工程師提供更多的封裝選擇，從而進一步減少PCB面積。圖3的右側向您展示了這3種最小封裝。

由于超小型QFN封裝的腳間距較小，工廠的生產工藝水平可能會限制該封裝的應用，為應對這一挑戰，TI還可以提供不同腳間距的多種小型封裝選項。應用手冊“采用TI X2SON封裝進行設計和制造”提供了這些封裝的布局和走線指南。

總結

有人說選擇太多會導致無從下手。但我們相信，不管是在德克薩斯州決定吃什么燒烤，還是研發工程師選擇放大器，選擇當然是越多越好。在您下次進行產品設計時，歡迎選擇TI TLV90xx系列運放產品：有三款不同性能的產品可供選擇；16個不同的封裝選項；當您需要節省PCB尺寸時，我們還提供業界最小的單通道和四通道封裝選擇。

審核編輯：郭婷