Wie Sie Kameramodule für maschinelles Sehen einfach integrieren

Das Sehvermögen ist bei weitem der wichtigste Sinn. Etwa 80 Prozent aller Informationen, die im täglichen Leben genutzt werden, stammen von den Augen. Der visuelle Input wird unglaublich schnell verarbeitet. 2014 fanden Neurowissenschaftler des Massachusetts Institute of Technology (MIT) heraus, dass das Gehirn aus dem, was das Auge in nur 13 ms gesehen hat, ein ganzes Bild formen kann.

Angesichts der Bedeutung des Sehens ist es nicht verwunderlich, dass viele Entwickler ihre Maschinen mit visuellen Sensoren ausstatten wollen. Die Erweiterung eines Produkts um maschinelle Bilderfassung eröffnet eine Vielzahl von Möglichkeiten, die sonst nur schwer oder gar nicht zu realisieren wären. Beispiele hierfür sind Inspektionsmaschinen an Montagelinien, die Fehler in einem frühen Stadium des Fertigungsprozesses erkennen können, oder Lagerroboter, die das Verfallsdatum von Produkten überprüfen können.

Die Herausforderung besteht darin, das stereoskopische, hochauflösende Farbsehen des menschlichen Auges zu imitieren. Glücklicherweise ist eine solch hohe Leistung für die meisten industriellen Anwendungen nicht erforderlich. Angenommen, der Entwickler will, dass eine Maschine einen Strichcode überprüft. In diesem Fall muss der Sensor keine hohe Pixelzahl aufweisen oder Farben erkennen, das Objektiv kann einfach sein, ohne dass ein breites oder tiefes Sichtfeld erforderlich ist, und das System muss die Informationen nicht besonders schnell verarbeiten. So besteht die Möglichkeit, aus einer breiten Palette preiswerter, zuverlässiger kommerzieller Bildverarbeitungssysteme zu wählen, die für diese Aufgabe gut geeignet sind.

Skalierbare Beschleunigermodule für Industrie-PCs

Elektronik-Entwicklung

Training und Einsatz künstlicher Intelligenz auf einer Hardware

Modelle der künstlichen Intelligenz benötigen enorme Rechenleistungen. Hierfür ist eine leistungsfähige Hardware-Plattform unabdingbar. Industrie-PCs von EFCO lassen sich so skalieren, dass lediglich eine einzige Einheit nötig ist.Mehr dazu erfahren Sie hier.

Diese können das menschliche Auge ergänzen, indem ein Sensor gewählt wird, der für elektromagnetische Wellenlängen oberhalb und unterhalb des visuellen Spektrums empfindlich ist. Das Hinzufügen von Infrarot-Funktionen (IR) ist zum Beispiel relativ einfach und ermöglicht es einer Maschine, zu sehen, was das menschliche Auge nicht sehen kann.

Die Auswahl eines aktiven Sensors ist eine Sache, aber das Bildverarbeitungssystem benötigt noch mehr, einschließlich eines Objektivs und einer Halterung, einer elektrischen Verbindung zwischen dem Sensor und dem Anwendungsprozessor sowie der unterstützenden Elektronik und Software, damit alles funktioniert. Daher kann es zeitaufwendig und kostspielig sein, verschiedene Sensor- und Objektivalternativen aufeinander abzustimmen und zu testen, z. B. ein Ultraweitwinkelobjektiv für die Erfassung eines breiten Spektrums oder ein Allzweckobjektiv für herkömmlichere Aufnahmesituationen.

Kamera-Promodule ermöglichen schnelle Umsetzung von Bildverarbeitung

STMicroelectronics hat den Entwicklungsprozess mit seinen Kamera-Promodulen CAM-55G0/CAM-56G3/CAM-66GY vereinfacht. Die ausschließlich für Entwicklungszwecke konzipierten Promodule umfassen den erforderlichen Bildsensor, den Objektivhalter, das Objektiv und den Plug&Play-Anschluss für das flexible Flachkabel (FFC) (Bild 1). Sobald der Entwicklungsprozess abgeschlossen ist, empfiehlt STMicroelectronics, mit dem Unternehmen zusammenzuarbeiten, um eine kommerzielle Lösung zu finden.

Die Promodula sind klein, mit einem Footprint von 5 oder 6,5 mm². Sie basieren auf einem kompakten, stromsparenden Bildsensor mit einer Größe von 2,73 × 2,16 mm² (Bild 2). Der Sensor eignet sich für Geräte mit eingeschränkter Größe, wie z. B. Augmented-Reality/Virtual-Reality-Brillen (AR/VR-Brillen) oder persönliche Elektronik. Er arbeitet im sichtbaren und nahen IR-Spektrum und bietet eine Auflösung von 644 × 604 Pixel (0,38 Megapixel).

Modulare Systeme und Softwarelösungen

Elektronik-Fertigung

Plattform für Inspektionstechnologie in der Fertigung

Göpel electronic hat mit der Multi Line-Produktfamilie eine Inspektionslösung für die gesamte Fertigungskette entwickelt. Ein modulares System und eine zentrale Software optimieren dabei Prüfaufgaben und unterstützen die Effizienz in der Produktion.Alle Hintergründe erfahren Sie hier.

Die Promodule verwenden das MIPI-CSI-2 (CSI-2: Camera Serial Interface 2), ein weit verbreitetes Hochgeschwindigkeitsprotokoll zur Übertragung von Stand- und Videobildern von Sensoren an Anwendungsprozessoren. Die Sensoren verfügen außerdem über eine automatische Dunkelkalibrierung, eine Korrektur defekter Pixel sowie analoge und digitale Verstärkungen.

Maschinelles Sehen durch eine andere Linse

STMicroelectronics macht es Entwicklern leicht, verschiedene Bilderfassungsoptionen auszuprobieren. Es sind mehrere Promodul-Referenzdesigns mit verschiedenen Objektiven und optischen Konfigurationen erhältlich. Sie werden mit einer fokussierten Linse geliefert, die in einer Reinraumumgebung geklebt und getestet wurde, und sind mit demselben FPC-Anschluss und derselben Pinbelegung ausgestattet. Dies ermöglicht eine schnelle Plug&Play-Konfiguration eines Promoduls mit einem anderen Objektiv unter Verwendung der gleichen Entwicklungswerkzeuge und optischen Parameter.

Für die Entwicklungsarbeit gibt es zwei Möglichkeiten. Designer können entweder das USB-Kit STEVAL-EVK-U0I1 verwenden und ein S-Board STEVAL-55G1MBI1 anschließen, das die montierte Kamerabaugruppe enthält, oder Sie können das P-Board STEVAL-CAM-M0I1 verwenden und es an Ihre bevorzugte eingebettete Verarbeitungsplattform anschließen. Für das P-Board das Promodul separat gekauft werden. Das EVK mit dem S-Board kann über eine USB-Verbindung an einen PC angeschlossen werden, während die Entwicklung mit dem P-Board von der eingebetteten Verarbeitungsplattform aus erfolgt.

Software für die grafische Benutzeroberfläche (GUI) und Linux-Treiber stehen bei STMicroelectronics zum Download bereit. (na)