Kompaktes Embedded-Vision-System für OEM-Hersteller
Auf der kompakten Platinenkamera VC pico-Smart von Vision Components sind Bildsensor, Prozessor, Speicher und Betriebssystem komplett fertig integriert. Damit erhalten OEM-Hersteller von Vision-Sensoren ein Grundlagenpaket mit perfekt aufeinander abgestimmten Komponenten.
Bild 1 | VC picoSmart passt zwischen zwei Finger und ist das kleinste komplette Embedded Vision System der Welt. (Bild: Vision Components GmbH)
Moderne Vision-Sensoren sind perfekt auf ihre jeweiligen Applikationen zugeschnitten. Mit minimaler Baugröße lassen sie sich optimal in Geräte, Anlagen und mobile Anwendungen integrieren. Entsprechend aufwendig sind aber auch Design und Entwicklung: Die Komponenten für den Bildeinzug und die Verarbeitung der Bilddaten müssen ausgewählt, aufeinander abgestimmt und getestet werden. Dies macht einen signifikanten Teil am gesamten Entwicklungsaufwand aus. Einen völlig neuen Weg für die schnelle Entwicklung individueller Vision-Sensoren eröffnet Vision Components mit dem VC picoSmart. Auf der 22×23,5mm kleinen Platinenkamera sind Bildsensor, Prozessor, Speicher und Betriebssystem komplett fertig integriert. Statt ein eigenes System von Grund auf komplett entwickeln zu müssen, erhalten OEM-Hersteller von Vision-Sensoren ein Grundlagenpaket mit perfekt aufeinander abgestimmten Komponenten. Das Modul verkürzt durch den hohen Grad an Vorfertigung und die Integration der komplexen Schaltungen rund um Bildeinzug und Bildverarbeitung die Zeit zur Marktreife und senkt das Risiko im Design.
Vollwertige Ausstattung
Dabei ist VC picoSmart kaum größer als ein herkömmliches Bildsensor-Modul. Die Platinenkamera verfügt über einen monochromen Global Shutter CMOS-Bildsensor mit 1MP-Auflösung, der sich durch hohe Lichtempfindlichkeit und Aufnahmegeschwindigkeit auszeichnet. Dieser ist direkt gekoppelt an die onboard Prozessoreinheit mit integriertem Speicher. Zur Verarbeitung der Daten kommt in erster Instanz ein FPGA zum Einsatz, welches in Echtzeit den Großteil der Bildverarbeitung ausführt. Als weitere Prozessoreinheit für die Folgeaufgaben verfügt das Modul über einen FPU-Prozessor, auf dem das RealTime OS VCRT läuft. Die Kombination aus FPGA und FPU sorgt für hohe Effizienz und Rechenleistung bei gleichzeitig geringer Leistungsaufnahme. Damit eignet sich das System auch für mobile Anwendungen und Edge Devices.
Bild 2 | VC picoSmart ist ideal für die einfache und kostengünstige Entwicklung kompakter und applikationsspezifischer Vision Sensoren. (Bild: Vision Components GmbH)
Onboard-Anwendungen in Echtzeit
In Verbindung mit dem VCRT Betriebssystem von Vision Components ermöglicht der VC picoSmart typische Anwendungen von der Objekterkennung und Lagekontrolle über das Lesen von Barcodes und anderen Identifikationsmerkmalen bis zur Überwachung von Bahnkanten und Füllständen – in Echtzeit und direkt onboard. Hersteller können direkt mit der Entwicklung des finalen Systems starten. Für die Aufgabe der Objekterkennung ist bereits eine Beispielanwendung mit Echtzeitauswertung im FPGA integriert. Dadurch kann lediglich über Tastendruck ein Muster eingelernt werden, das in den Folgebildern in Echtzeit erkannt und ausgegeben wird. Ein entsprechendes Development Kit für die Inbetriebnahme und den einfachen Start in die Entwicklung wird dem Kunden mit an die Hand gegeben. Die Funktion der Objekterkennung stellt aktuell die erste Grundlagenfunktion dar. Bereits in Entwicklung befindet sich eine Laserlinienextraktion, wie sie in einem Laser-Profilsensor zum Einsatz kommen kann. Damit ermöglicht VC picoSmart auch das schnelle Design und die unkomplizierte Entwicklung von kompakten Triangulationssensoren. Für den Aufbau eines Laser-Profilsensors steht bereits das dazu passende Lasermodul zur Verfügung, das perfekt auf die Bildaufnahme-Hardware des Moduls optimiert ist und über die eigenentwickelte Ambient-Light-Suppression-Technologie (ALS) verfügt.
Bild: Vision Components GmbH
Von der Platine zum fertigen Vision-Sensor
Bildeinzug und Bildverarbeitung deckt das OEM-Modul komplett ab. Entwickler individueller Vision-Sensoren benötigen lediglich einen Lensholder und die entsprechende Optik, um die Platinenkamera zu komplettieren. Je nach Anwendung und Einsatzbereich können Beleuchtung und weitere Komponenten hinzugefügt werden. An den FPC-Konnektor des VC picoSmart kann ein Interface-Board angeschlossen werden, über das I²C, serielle Schnittstellen und I/Os angebunden werden können. Außerdem können ein Display für die direkte Anzeige der Bilder und eines Overlays integriert werden, ebenso wie Tasten und Status-LEDs. Darüber erfolgt dann die Steuerung und Kontrolle des Vision Sensors. Dank des integrierten Speichers können auch mehrere Bildverarbeitungsaufgaben hinterlegt werden, die mittels der Taster und über das Menü im Display ausgewählt werden können. So ist es möglich, den Vision-Sensor z.B. für die Erkennung verschiedener Barcodes oder Objekte zu nutzen. Die Kombination aus Display und Taster ermöglicht außerdem eine einfache Einrichtung des Systems in der Maschine oder Anlage.
