Effiziente Entwicklung vom Elektronikdesign bis zur Software

Elektroniken für Embedded Vision, wie sie in Industrie, Medizintechnik und Verteidigung zum Einsatz kommen, sind einerseits extrem komplex und individuell. Andererseits wiederholen sich Anforderungen zu Schnittstellen und Funktionalität immer wieder. Hema electronic hat das früh erkannt und mit seiner Hema-Embedded-Vision-Plattform ein Designkonzept entwickelt, das aus über 45 vorgefertigten Bausteinen – den sogenannten Building Blocks der Hema Design Library – besteht. Diese Bausteine können immer wieder neu kombiniert sowie mit neuen oder kundenspezifischen Schaltungsteilen ergänzt werden. Im Layout stehen für die Build Blocks korrespondierende Schaltungen zur Verfügung, die vielfach erprobt sind. Das Kern-Know-how liegt in der Umsetzung design- und serienoptimierter Elektroniken gemäß kundenspezifischen Anforderungen, der logischen und effizienten Verschaltung und der Integration ein- oder mehrerer Prozessormodule, auch mit unterschiedlicher Architektur. Daraus entstehen in kurzer Entwicklungszeit individuelle Elektroniken und Baugruppen, zu überschaubaren Kosten und mit geringen Design-Risiken. 

Software-Integration: Von Anfang an mitgedacht

Neben der Hardware umfasst die Entwicklung der Elektroniken auch Firmware, Testsoftware und Testumgebungen – denn was nützt ein Hardware-Prototyp, wenn das Betriebssystem für die Inbetriebnahme und Tests fehlt? Hier verwendet das Unternehmen ebenfalls Building Blocks sowie ein Drei-Ebenen-Modell als Framework. Es umfasst die Hardware als Grundlage, Software und IP-Cores als Middleware sowie die Anwendungsebene, auf der Kunden ihre Applikationen aufsetzen können. Die Abstraktion der Ebenen, vorgefertigte Schnittstellentreiber sowie IP-Cores für typische Aufgaben wie Bilddaten-Vorverarbeitung, Verschaltung von Ein- und Ausgangssignalen sowie Sensordaten-Fusion können aus einer bestehenden Bibliothek gewählt, entsprechend den Anforderungen modifiziert und in die Software integriert werden. Das ermöglicht ein effizientes Softwaredesign und einen frühen Einstieg für Kunden in die Entwicklung ihrer spezifischen Anwendungen. Die Linux-Basis des Board Support Packages (BSP) und die seriennahe Elektronik ermöglichen die nahtlose Übertragung auf die Serienhardware.

Präzises Timing als Grundlage intelligenter Robotik

Mit zunehmender Vernetzung und Automatisierung industrieller Prozesse gewinnt präzises Timing an Bedeutung. Es bildet die technische Grundlage für Synchronisation, funktionale Sicherheit und effiziente Zusammenarbeit von Robotik, KI und industriellem IoT in Industrie-4.0-Systemen.

Amy Taylor

Zugang zu Tools und Ressourcen

Die gewünschte Funktionalität und die benötigte Rechenleistung entscheiden über die Auswahl und gegebenenfalls Kombination der passenden System on Modules (SOM). Hema arbeitet in zahlreichen erfolgreichen Projekten mit Prozessoren aus der Serie Zynq UltraScale+ von AMD. Sie zeichnen sich aus durch hohe Performance, insbesondere für die Video- und Signaldatenverarbeitung und kombinieren leistungsstarke FPGAs und Arm-Prozessoren. Damit liefern sie die Grundlage für eine effiziente Datenverarbeitung. Das Unternehmen kombiniert je nach Anforderungen ein- oder mehrere dieser System on Modules und arbeitet auch mit hybriden Ansätzen, die System on Modules mit FPGAs und GPUs integrieren. Als AMD-Adaptive-Computing-Partner Premier verfügt Hema über Tools und Ressourcen für das effiziente Design-In der Prozessormodule sowie für die Unterstützung der kundenseitigen Applikationsentwicklung. Langjährige Erfahrung mit den AMD System on Modules sowie mit Themen wie FPGA-Mapping und Validation, rund um Data Streaming und Dynamic Bandwith Adaption, zu Echtzeit-Anwendungen und ultra-low Latency sowie im Low-Power Design gewährleisten ausgereifte Designs und langfristig zuverlässige Elektroniken.

Innovative Testkonzepte für 100 Prozent geprüfte Elektroniken

Diese Zuverlässigkeit ist insbesondere in sicherheitskritischen Anwendungen wie in der Sicherheits- und Verteidigungsindustrie, in der Medizintechnik und anspruchsvollen Industrieanwendungen eine Grundanforderung für Elektroniken. Deshalb prüft Hema 100 Prozent der Elektroniken vor der Auslieferung auf Qualität und Funktionalität. Dabei kommen auch im Testfeld modulare Konzepte zum Einsatz: Testsequenzen können einfach und schnell programmiert und an unterschiedliche Module und Elektroniken angepasst werden. Dafür steht eine eigenentwickelte Software zur Verfügung, die mit Testapplikationen und Simulationen zahlreiche Feldanwendungen nachbilden kann. Mit ihrer Hilfe kann sowohl die Funktionalität von Schnittstellen als auch die Verschaltung von Kameras sowie deren Datenqualität – sprich Bildaufbereitung, Farbkalibrierung etc. – gegen eine Testspezifikation geprüft werden. 

Präzises Timing als Grundlage intelligenter Robotik

Mit zunehmender Vernetzung und Automatisierung industrieller Prozesse gewinnt präzises Timing an Bedeutung. Es bildet die technische Grundlage für Synchronisation, funktionale Sicherheit und effiziente Zusammenarbeit von Robotik, KI und industriellem IoT in Industrie-4.0-Systemen.

Amy Taylor

Automatisiertes Test-Setup für den Serieneinsatz

In der Prototypen-Phase erfolgt der Test in der Regel manuell. Dafür verfügt das Unternehmen am Standort in Aalen über ein umfangreiches Test-Labor mit aktuellem Equipment. Es umfasst unter anderem einen Messstand mit multiplen Kameras und Monitoren sowie Switches für die Verschaltung von 20 und mehr Ein- und Ausgängen. Nach den ersten, umfangreichen Tests und der Definition eines Testumfangs für die Serienproduktion entwickelt Hema auf Wunsch projektspezifische Testadapter, mit deren Hilfe jede produzierte Elektronik einzeln und automatisiert getestet werden kann. Die dafür notwendige Software – auch unter Berücksichtigung von Kunden-Anwendungen – entwickelt hema electronic ebenfalls inhouse und auch hier basierend auf einem modularen Konzept.

Modularität sichert Effizienz 

Das Ergebnis der modularen Elektronikentwicklung, vom Design basierend auf der Hema-Embedded-Vision-Plattform über die Software- und Testprogrammierung bis hin zum modularen Testsystem, stellt ein Maximum an Effizienz in der Entwicklung sicher – gleichzeitig aber auch höchste Sicherheit und Risikominimierung durch erprobte und bewährte Schaltungsteile und Codes. Auch im Test profitieren Kunden von der langjährigen Erfahrung und dem Know-how der Hema Visioneers und damit von geprüft zuverlässigen Elektroniken im gesamten Lebenszyklus ihrer Produkte. Weitere Services, zum Beispiel das Obsoleszenzmanagement in der Entwicklung und während der Serienfertigung, tragen ebenfalls zu einer hohen Verfügbarkeit und Liefertreue über viele Jahre hinweg bei. (na)