L'evoluzione della visione integrata

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Jan-Erik Schmitt, di Vision Components, illustra l'ascesa della visione integrata e i numerosi vantaggi che la tecnologia ha da offrire

I dispositivi edge rendono la nostra vita più semplice, più intelligente e consentono soluzioni più sostenibili: dall’agricoltura di precisione per ridurre l’uso di fertilizzanti, alle applicazioni intelligenti per il traffico che aiutano a evitare la congestione, ai dispositivi medici basati sull’intelligenza artificiale che rilevano le malattie in base al riconoscimento di modelli.

La visione integrata è una tecnologia chiave per questi dispositivi.

L'analisi dettagliata dei dati direttamente sull'edge è consentita da telecamere ultracompatte, processori integrati potenti ed efficienti dal punto di vista energetico e dalle più recenti tecnologie AI.

Con questi sviluppi, l’integrazione della visione integrata è diventata più semplice che mai.

Fino agli anni '90 lo standard per le applicazioni di visione erano le telecamere collegate a unità di elaborazione esterne. Questa configurazione ha fornito la potenza di calcolo necessaria per gestire i dati delle immagini. Ma la progettazione e l'implementazione di questi sistemi, solitamente per il controllo della qualità industriale, erano lunghe, costose e lontane dalla definizione odierna di embedded. Nel 1995 Michael Engel presentò la VC11, la prima smart camera industriale al mondo basata su un processore di segnale digitale (DSP). Il suo obiettivo era creare un sistema compatto che consentisse l'acquisizione e l'elaborazione delle immagini all'interno dello stesso dispositivo. La fotocamera è stata offerta a un costo notevolmente inferiore rispetto ai sistemi basati su PC e ha aperto la strada alle fotocamere intelligenti e ai sistemi di visione integrati di oggi. Questa invenzione è stata anche la pietra angolare per la fondazione di Vision Components (VC).

Per la prima volta, la fotocamera intelligente VC11 ha applicato quelli che ancora oggi sono i tratti distintivi incorporati: sistemi perfettamente adattati alle loro applicazioni, senza componenti generali e non necessari, ottimizzati per usi industriali, produzione di massa e basso costo unitario. In generale, queste soluzioni sono le più piccole possibile e sono ideali per dispositivi edge e applicazioni mobili. Pertanto, anche il basso consumo energetico è un aspetto importante dei sistemi di visione integrati. Inoltre, anche i campi operativi robusti, la qualità di livello industriale e la disponibilità a lungo termine sono strettamente legati al termine elettronica embedded.

Oggi, la tecnologia può essere utilizzata e trovata in varie applicazioni, dai prodotti finali di consumo agli usi industriali altamente specializzati. Questo è il risultato di una vasta evoluzione tecnologica avvenuta negli ultimi 30 anni: negli anni successivi all'invenzione di Michael Engel, i DSP erano lo standard per l'elaborazione delle immagini delle fotocamere intelligenti. La tecnologia si è evoluta dai primi chip di aziende come Analog Devices fino ai nuovi modelli con potenza di calcolo gigahertz di Texas Instruments nei primi anni del 21° secolo, ma il principio fondamentale è rimasto: i dati immagine venivano catturati da un sensore immagine controllato da il DSP. I dati sono stati poi trasferiti nella memoria interna tramite un controller del bus. Tutta la lavorazione è avvenuta in un'unità di elaborazione. Con i DSP avanzati sono state abilitate anche applicazioni come sensori di profilo 3D con elaborazione dati integrata.

Una pietra miliare nell'evoluzione dei sistemi di visione embedded è stata segnata dall'introduzione dei processori ARM dual core con FPGA di Xilinx. Vision Components ha sviluppato i suoi primi sistemi di visione integrati basati su questa architettura eterogenea nel 2014. Hanno combinato i vantaggi delle capacità di elaborazione parallela in tempo reale dell'FPGA con core ARM liberamente programmabili che eseguono un sistema operativo Linux. Questa configurazione ha reso lo sviluppo di sistemi di visione integrati più versatile e flessibile e ha aperto nuove possibilità agli sviluppatori di codificare e implementare software per le loro applicazioni specifiche.

La potenza di calcolo è aumentata con lo sviluppo di nuovi processori, spinti dalla forte domanda di dispositivi elettronici piccoli e potenti per prodotti di consumo, casa intelligente e industria, nonché nuove applicazioni nel settore automobilistico. Di conseguenza, i sistemi di visione integrati sono stati progettati per soddisfare qualsiasi esigenza del mercato, dalle telecamere a livello di scheda con potenza di elaborazione multi-core ai sistemi di visione integrati estremamente piccoli che combinano l'acquisizione e l'elaborazione delle immagini con core ARM e FPGA su un'unica scheda. la dimensione di un francobollo.