Neuf facteurs à prendre en compte pour l'intégration de la caméra de vision industrielle au niveau de la carte

L'utilisation des caméras au niveau de la carte offre une variété d'avantages. Pour vous aider à identifier la bonne combinaison de fonctionnalités et d'éléments de conception, voici quelques facteurs à prendre en compte lors de la sélection et de la conception d'une caméra de vision industrielle intégrée.

La capacité d'exploiter l'intelligence artificielle basée sur la vision industrielle dans un produit nécessite la capacité de concevoir une caméra de vision industrielle complète au niveau de la carte dans un boîtier beaucoup plus petit et puissant, pour offrir une plus grande flexibilité du choix du câble à l'objectif, en en plus de la taille réduite pour les nouveaux produits et systèmes. De plus, l'exploitation des caméras au niveau de la carte offre un accès direct aux composants de base de la caméra pour une dissipation thermique plus facile, et peut être exploitée dans une variété d'utilisations :diagnostics médicaux, métrologie, robotique, vision embarquée, inspection d'emballage et d'impression, scanners portables, paillasse laboratoires et d'autres systèmes contraints par l'espace.

Figure 1. Les caméras au niveau de la carte peuvent être utilisées de diverses manières, mais il y a des facteurs de conception à prendre en compte.

Mais choisir la bonne caméra de vision embarquée est une toute autre question. Dans certains cas, une caméra standard fonctionnera bien, car les caméras au niveau de la carte peuvent souvent être plus sensibles aux décharges électrostatiques (ESD) et aux dommages physiques, sans parler du fait que cette option nécessite généralement plus d'efforts de conception, d'expertise en conception, et potentiellement plus de dépenses.

Pour aider à identifier la bonne combinaison de fonctionnalités et d'éléments de conception requis pour un projet donné, il y a neuf facteurs clés à prendre en compte lors de la sélection et de la conception d'une caméra de vision industrielle (mv) intégrée :

1. Ensemble de fonctionnalités et facteur de forme
2. Montage d'objectif
3. Conception de boîtier pour un prototypage rapide
4. Gestion thermique
5. Interfaces et connecteurs
6. Caméras MIPI par rapport aux caméras MV standard
7. Compatibilité électromagnétique
8. Planches du commerce
9. Apprentissage approfondi des performances du processeur par rapport au processeur graphique

Examinons chacun de ces facteurs plus en détail.

Ensemble de fonctionnalités et facteur de forme

Équilibrez les bonnes fonctionnalités avec l'empreinte physique de la caméra, y compris l'utilisation de connecteurs GPIO et d'interface compacts pour économiser de l'espace. Souvent, les variantes au niveau de la carte de nombreuses caméras MV complètes sont simplement des caméras standard avec leurs boîtiers retirés, ce qui doit être pris en compte dans la conception. De plus, les caméras au niveau de la carte offrent une plus grande flexibilité pour personnaliser la longueur du câble FPC avec l'option d'un fichier de conception de câble partagé.

Montage d'objectif

Sans monture d'objectif fixe, les caméras au niveau de la carte donnent aux concepteurs la liberté de sélectionner des optiques autres que les objectifs à monture C, CS ou S standard couramment utilisés dans l'industrie MT.

Permettre à la monture d'objectif d'être intégrée dans une autre pièce du produit, ou même mouler un monticule d'objectif directement dans le boîtier d'un produit, peut encore réduire les coûts en simplifiant la fabrication et l'assemblage. Cependant, si les objectifs à monture standard sont préférés, utilisez la monture S pour les capteurs d'un tiers de pouce ou moins avec une faible résolution, comme 2MP. Le support CS est généralement recommandé pour les capteurs de l'ordre d'un tiers à un pouce, et le support C pour les capteurs d'un pouce ou plus.

Conception de cas pour le prototypage rapide

Les caméras au niveau de la carte n'incluent souvent pas de boîtiers, mais dans les applications où la caméra ne sera pas intégrée dans un produit, et donc les composants internes de la caméra sont laissés exposés aux éléments, un boîtier peut être nécessaire.

Pour un prototypage rapide, tirez parti des modèles CAO et des imprimantes 3D existants, ou utilisez des boîtiers en plastique génériques qui peuvent encapsuler la caméra et monter la caméra en place à l'aide d'entretoises et de supports de montage.

Gestion thermique

En aucun cas, les caméras hautes performances au niveau de la carte peuvent avoir des exigences de conception supplémentaires pour garantir qu'elles fonctionnent dans la plage de température recommandée. Pour éviter d'endommager la caméra, la température signalée de la caméra doit rester inférieure à la température maximale des composants clés, tels que le capteur/FPGA. Dans de tels cas, il est essentiel de fournir un dissipateur thermique adéquat. L'option recommandée est l'utilisation de pâtes thermiques ou de mastic par rapport à des tampons thermiques pour minimiser les contraintes de la carte sur la caméra.

Interfaces et connecteurs

L'USB 3.1 Gen 1 est une interface idéale pour les systèmes embarqués. Les câbles de circuits imprimés flexibles peuvent prendre en charge l'USB 3.1 Gen 1 sur des longueurs de câble allant jusqu'à 30 m. Cependant, un inconvénient potentiel de l'interface USB 3.1 est que son signal haute fréquence peut provoquer des interférences sur les appareils sans fil jusqu'à 5 GHz. Dans ce cas, une interface GigE peut fonctionner ou l'interface MIPI CSI plus complexe.

Caméras MIPI versus caméras MV standard

Les caméras MIPI susmentionnées sont moins chères que les caméras MV standard, potentiellement jusqu'à 50 % ou plus, mais ce prix réduit inclut moins de fonctionnalités principalement en raison du manque de FPGA.

Les caméras MIPI typiques offrent généralement une sortie de capteur brute avec peu ou pas de traitement ou d'amélioration d'image (par exemple, correction de champ plat, correction de pixels de défaut, correction de bruit de motif fixe, etc.), nécessitant un travail supplémentaire pour améliorer la qualité de l'image. Plus important encore, le MIPI nécessite généralement l'utilisation de systèmes embarqués prenant en charge les caméras MIPI, tandis que les caméras MV USB3/GigE peuvent être utilisées sur des cartes ARM et des PC de bureau standard.

Compatibilité électromagnétique

Sans le blindage fourni par un boîtier, la compatibilité électromagnétique (CEM) des caméras au niveau de la carte sera différente de celle des modèles avec boîtier. Étant donné que ces caméras au niveau de la carte sont intégrées à d'autres produits ou systèmes, le produit final doit être certifié séparément.

Panneaux du commerce

Certains fournisseurs développent également leurs propres solutions de support ou de support de bras pour une carte embarquée. Les processeurs ARM et la carte porteuse permettent aux intégrateurs d'acheter plus facilement des solutions sur étagère au lieu d'avoir besoin d'une carte personnalisée, afin de gagner du temps et de l'argent.

Selon les exigences de la conception, les cartes peuvent être achetées et configurées avec jusqu'à quatre contrôleurs hôtes USB3 ou plus pour diffuser à partir de quatre caméras USB3 à pleine bande passante.

Deep Learning CPU versus GPU Performance

Les algorithmes d'apprentissage en profondeur s'exécutent très lentement sur les processeurs classiques par rapport aux GPU. Lorsqu'une inférence plus rapide est indispensable, les GPU sont la meilleure option, même lorsque les images sont d'abord envoyées vers le cloud pour traitement, car l'inférence dans le cloud est généralement le choix économique lorsque l'informatique de pointe n'est pas critique.

Une autre option pour exécuter l'inférence d'apprentissage en profondeur sur les systèmes embarqués consiste à utiliser une caméra capable d'inférence qui peut exécuter le modèle d'inférence sur la caméra elle-même, ce qui peut également aider à décharger les exigences de traitement du système hôte.

Avec ces neuf facteurs clés à l'esprit, l'intégration du bon MV au niveau de la carte avec l'ensemble de fonctionnalités approprié deviendra, espérons-le, beaucoup plus facile, réduisant les maux de tête des concepteurs et le temps de conception tout en améliorant l'application globale du produit.

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