Ze všech informací, které používáme při každodenní práci, pochází asi 80 % ze zraku. V roce 2014 neurovědci z Massachusettského technologického institutu zjistili, že mozek dokáže vytvořit celý obraz za pouhých 13 ms. Vzhledem k důležitosti optického vjemu není překvapením, že roste poptávka přidávat vizuální senzory do různých zařízeních a strojů. Přidání strojového vidění k produktu otevírá řadu aplikačních možností, které by bylo obtížné nebo i nemožné implementovat jinak. Jedná se například o kontrolní stroje na montážních linkách, které jsou schopny identifikovat závady hned na začátku výrobního procesu nebo roboti ve skladech, kteří kontrolují data expirace jednotlivých produktů.
Napodobit stereoskopické barevné vidění lidského oka s vysokým rozlišením je náročným úkolem. Naštěstí takový vysoký výkon není pro většinu průmyslových aplikací nutný. Jako příklad si uvedeme případ, kdy stroj kontroluje čárový kód. V takovém případě senzor nepotřebuje vysoký počet pixelů ani nepotřebuje vidět barvy. Čočka může být jednoduchá bez potřeby širokého zorného pole a systém nemusí zpracovávat informace nijak zvlášť rychle. To dává prostor pro výběr ze široké škály levných a spolehlivých systémů komerčního vidění, které jsou vhodné právě pro tento úkol.
Výběr aktivního senzoru je jedna věc, ale kompletní systém vidění obsahuje objektiv, držák objektivu, elektrické připojení senzor k aplikačnímu procesoru a podpůrnou elektroniku a software. V důsledku toho je časově náročné a drahé sladit a testovat různé alternativy senzorů a objektivů. Zda použít ultraširokoúhlý objektiv pro snímání široké scény nebo objektiv pro všeobecné snímaní prostoru.
Kompaktní s dokonalým tvarem
STMicroelectronics zjednodušila celý vývojový proces díky kamerovým modulům CAM-55G0/CAM-56G3/CAM-66GY. Moduly jsou navrženy výhradně pro účely vývoje a obsahují obrazový senzor, držák objektivu, objektiv a připojení v podobě plochého flexibilního kabelu (FFC) plug-and-play (obrázek 1). Jakmile je dokončen proces vývoje, následuje spolupráce s STMicroelectronics na komerčním řešení.
Obrázek 1: Moduly CAM-55G0/CAM-56G3/CAM-66GY obsahují objektiv, držák objektivu, desku senzoru a kabel FFC. (Zdroj obrázku: STMicroelectronics)
Moduly mají malou velikost s půdorysem 5 nebo 6,5 mm2 a jsou založeny na kompaktním obrazovém senzoru s nízkou spotřebou o rozměrech 2,73 x 2,16 mm (obrázek 2). Půdorys senzoru vyhovuje zařízením s omezenou velikostí jako jsou brýle pro rozšířenou realitu (AR/VR) nebo osobní elektroniku. Senzor pracuje ve viditelném a blízkém infračerveném spektru a nabízí rozlišení 644 x 604 pixelů (0,38 megapixelu).
Obrázek 2: Optický senzor s rozměry 2,73 x 2,16 mm je srdcem modulů. (Zdroj obrázku: STMicroelectronics)
Moduly používají rozhraní MIPI Camera Serial Interface 2 (CSI-2), který používá vysokorychlostní protokol pro přenos statických a video snímků ze senzorů do aplikačních procesorů. Senzory jsou také vybaveny automatickou kalibrací tmy, opravou vadných pixelů a analogovým a digitálním zesílením.
Strojové vidění s různými objektivy
STMicroelectronics nabízí několik referenčních modulů s různými objektivy a optickými konfiguracemi. Dodávají se s fokusovanou čočkou, nalepenou a testovanou v čistém prostředí a jsou vybaveny flexibilním FPC kabelem zakončeným konektorem. To umožňuje rychlou plug-and-play změnu konfigurace modulu s jinými objektivy za použití stejných vývojových nástrojů. K dispozici je sada STEVAL-EVK-U0I1 USB (obrázek 3) a lze k ní připojit STEVAL-55G1MBI1 S-Board, který drží sestavu kamery (obrázek 4). Druhá varianta je použít STEVAL-CAM-M0I1 P-Board a připojit ji k jakékoli integrované platformě pro zpracování dat. P-Board řešení ale vyžaduje zakoupení kamerového modulu samostatně. Sada s S-Boardem lze připojit přímo k PC přes USB, zatímco vývoj s P-Boardem je určen pro embedded procesorové platformy.
Obrázek 3: S-Board STEVAL-55G1MBI1 se zapojuje do sady STEVAL-EVK-U0I1, která je připojena k PC přes USB konektor. (Zdroj obrázku: STMicroelectronics)
Obrázek 4: S-Board STEVAL-55G1MBI1 obsahuje kamerovou sestavu. (Zdroj obrázku: STMicroelectronics)
Software grafického uživatelského rozhraní a ovladače pro Linux jsou k dispozici ke stažení přímo na stránkách STMicroelectronics.
Závěr
Přidání strojového vidění přináší do aplikace nové možnosti. Výběr optimálního systému ze široké škály komerčních řešení na trhu je časově náročný proces. Kamerové moduly od STMicroelectronics a související software zjednodušují celý proces vývoje. K dispozici je několik konfigurací objektivů a optiky s možností flexibilního připojení do vývojové sady nebo do stavící vestavěné aplikace zákazníka.
Článek vyšel v originále na webu DigiKey.com
