Sistemi di visione efficienti grazie a una videocamera con pre-elaborazione a bordo

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1 Sistemi di visione efficienti grazie a una videocamera con pre-elaborazione a bordo L elaborazione delle immagini ad alte prestazioni si basa sempre più sulla corretta ripartizione dei compiti tra i sistemi di pre-elaborazione e il PC host. Videocamere che hanno una FPGA in grado di svolgere gran parte delle operazioni e di prendere decisioni in real time, possono svolgere una considerevole mole di lavoro. La serie GigEPRO di videocamere NET, è stata sviluppata proprio per questa suddivisione dei compiti. Le funzioni di preelaborazione su un immagine vengono eseguite a bordo, evitando il cosiddetto effetto 'collo di bottiglia' durante la trasmissione dei dati verso sistemi a valle. Inoltre, GigEPRO permette di ottenere un sistema di elaborazione unico, perché consente alle aziende di sviluppare soluzioni personalizzate, proteggendo il know-how dall accesso di terzi all interno della videocamera. Operazioni di analisi di immagine standard come possono essere, a esempio, la rilevazione e la misurazione degli oggetti, di solito, non richiedono alcuna valutazione complicata e possono essere svolte direttamente dal PC host senza grande sforzo. Quando, invece, siamo in presenza di funzioni sofisticate, l uso di videocamere dotate di pre-elaborazione, diviene una valida ed efficace opzione per migliorare la qualità di tutto il trattamento delle immagini minimizzando sensibilmente i costi. Ecco alcuni esempi di applicazione in diversi settori. STAMPA Sincronizzare e gestire immagini e illuminazione con l FPGA GigEPRO Videocamera GigE Vision con pre-elaborazione a bordo 1 5 Applicazione Esigenza Approccio Rilevamento e controllo di materiali su nastro trasportatore Acquisire la stessa area di lavoro con due diverse tecniche di illuminazione per una migliore analisi, per esempio con una luce bianca ed una infrarosso. GigE Pro dispone di un ingresso di Trigger per il sincronismo e di due uscite di Strobe per pilotare illuminatori. Una speciale funzione permette di abbinare le due uscite Strobe a due illuminatori diversi e pilotarli in alternanza ad ogni impulso di Trigger. trigger strobe 1 strobe 2 Le immagini arrivano al PC host in continuo ma sono contrassegnate in base all illuminatore utilizzato per essere riconosciute e ricomposte.

2 Benefici: La videocamera GigE Pro può svolgere questo compito in autonomia. Può essere utilizzata una infrastruttura già esistente Tutti i segnali e controlli vengono eseguiti dalla telecamera Il sistema è complesso ma risolto in molto conveniente TRAFFICO - acquisizione di una sequenza di immagini continua a bordo In applicazioni che richiedono la registrazione di una rapida sequenza di immagini prima o dopo un evento, un numero definito di esse deve essere acquisito usando un trigger, sincronizzato ad un momento preciso. Nel controllo del traffico, le funzioni di pre-trigger sono quindi necessarie per analizzare un eventuale incidente chiaramente e senza ambiguità come, per esempio, il passaggio con semaforo rosso. In questo caso GigEPRO esegue anche tutte le attività di pre-elaborazione delle immagini direttamente nella videocamera: una sequenza di immagini predefinite, attivate tramite pre-trigger programmabili, può essere catturata in modo continuo e registrata nella memoria. PRODUZIONE - Analisi delle immagini con il metodo della triangolazione Il controllo di qualità automatico durante la produzione dovrebbe, dove possibile, essere effettuato in modo rapido, efficace e direttamente sul soggetto. Per esempio, potrebbe essere possibile un ispezione sulla qualità della saldatura di un giunto effettuata da un robot, immediatamente e senza ritardo. Nel controllo decentralizzato dei giunti saldati o incollati, telecamere dotate di una funzione di pre-elaborazione delle immagini a bordo, rilevano in modo indipendente eventuali anomalie nella saldatura o nell incollatura tramite triangolazione 3D; avvisando il macchinario. I clienti possono implementare ulteriori funzioni nella GigEPRO, in modo da acquisire e calcolare i valori in quota in un analisi delle immagini con il metodo Line-section molto più velocemente di quanto sarebbe possibile utilizzando solo un PC host. 2 5 SICUREZZA - Crittografia dei dati nella videocamera I dati possono essere crittografati per una protezione attiva contro gli attacchi di hacker, per esempio quando si acquisiscono e trasmettono immagini sensibili negli ATM GigEPRO offre la possibilità di crittografare i dati direttamente nella videocamera utilizzando l algoritmo del cliente, che potrà essere programmato individualmente. A differenza dai sistemi di crittografia in commercio, solo la società che gestisce l'hardware conosce il metodo di cifratura utilizzato - il chip FPGA è protetto nei suoi contenuti dall hacking, e un reverse engineering diviene praticamente impossibile.

3 Concetto di videocamera aperta : la pre-elaborazione delle immagini personalizzata per "telecamere uniche" Le soluzioni di elaborazione delle immagini standard appartengono al passato. In altre videocamere, le caratteristiche hardware di un FPGA sono estremamente limitate e non consentono di eseguire direttamente applicazioni personalizzate. Il concetto videocamera aperta di GigEPRO, invece, permette di creare una "prodotto unico" con algoritmi completamente personalizzati. L'integrazione di applicazioni sofisticate nell'era dell'industria 4.0 non è più finzione, bensì una realtà: GigEPRO offre ai system integrator una telecamera per lo sviluppo di specifiche applicazioni di image processing Le aziende sono in grado di proteggere il proprio vantaggio competitivo, perché il Know- how è impossibile da replicare. GigEPRO può cifrare i dati sensibili utilizzando algoritmi personalizzati che solo il cliente conosce Rispetto alle videocamere di visione standard, GigEPRO e il suo concetto di videocamera aperta offre più opzioni: oltre a poter programmare funzioni specifiche, una grande varietà di librerie possono essere aggiunte e combinate tra loro Come un tuttofare delle funzioni di elaborazione dell immagine, GigEPRO riduce il carico sulla capacità di calcolo del PC host riducendo significativamente i costi di infrastruttura GigEPRO è compatibile con gli standard industriali più diffusi - le funzioni estese possono essere facilmente integrate in un ambiente GenICam. 3 5 Fig. Implementazione di una videocamera aperta in una struttura Genlcam GigEPRO per gli sviluppatori Funzioni di pre-elaborazione dell immagine possono essere implementate nella videocamera in modo semplice e veloce con l SDK SynView, gratuito e facile da usare. Ciò non influenza l'ambiente GigE Vision e il sistema host non deve essere adattato. La funzionalità estesa dell FPGA è basata sull ambiente hardware e software più popolare e utilizzato XILINX SPARTAN

4 GigEPRO ha già una funzione di debug integrata per il controllo e la correzione del codice di programma. Sviluppi specifici seguono semplicemente un flusso funzionale predefinito Le funzioni programmate dal cliente non possono essere lette dall'esterno - questo impedisce un indesiderato reverse engineering. Iniziare è facile: NET offre corsi di formazione agli sviluppatori per familiarizzare con la programmazione di ogni funzione indipendente di GigEPRO, in una sola giornata. GigEPRO è dotata di una vasta gamma di codici di esempio, come: Flat Field Correction (FFC), correzione geometrica (GeoC) e la correzione del colore. SynView: integrare le proprie applicazioni in quelle esistenti con semplicità Fig.: Codice esempio correzioni geometriche dell immagine in real-time con GigEPRO SynView, è l interfaccia software gratuita integrata e sviluppata da NET. Offre funzionalità intuitive e una capacità di adattamento flessibile a software già in uso, oltre a richiedere una bassa manutenzione semplificando l utilizzo di GigEPRO.SynView offre tutti gli strumenti necessari per programmare, configurare e parametrizzare la videocamera e tutte le funzioni di pre-elaborazione delle immagini fornite da NET. 4 5 Si basa sugli standard industriali GenICam, GenTL e GigE Vision, ed è una soluzione sviluppata per videocamere e strumenti compatibili con queste interfacce. Gli utenti possono quindi integrare GigEPRO in ogni ambiente, senza ulteriori indugi. Una nuova applicazione sviluppata dal cliente sulla base di SynView, generalmente funziona con qualsiasi videocamera compatibile con tali standard. Questo la rende un interfaccia comune, standardizzata per questa categoria di videocamere. Il generatore di codice del browser di Fig.: Diagramma pplicazione SynView riduce i tempi di sviluppo e configura l'integrazione nel software applicativo: le caratteristiche della videocamera possono essere impostate in Explorer in modo tale che l'immagine desiderata appaia nell'anteprima e in codice sorgente pronte all'uso o addirittura in progetto, possano essere generati con un solo clic.

5 Le "API SynView" creano un'interfaccia completamente object oriented molto semplice da utilizzare. Un elenco completo dei linguaggi come "C", "C ++", "C #" e "Visual Basic.NET" è supportato. SynView gira sotto Windows e Linux, in architetture a 32 e 64 bit. Conclusioni La serie di telecamere GigEPRO di NET si compone di 12 modelli, pronti a soddisfare ogni esigenza in materia di elaborazione delle immagini dell'industria 4.0. Le funzioni di pre-elaborazione, che riducono il carico sulla capacità di calcolo del PC host e, in modo significativo, anche i costi di infrastruttura, possono essere eseguite in real-time grazie all FPGA programmabile della videocamera. Il concetto di videocamera aperta consente al cliente di programmare le proprie applicazioni sofisticate offrendo un ampia gamma di funzioni rispetto ad altre telecamere GigE Vision. La capacità di svolgere specifici compiti di pre-processing delle immagini, come una combinazione di scansioni lineari, trigger ottici, memorizzazioni di sequenze, controllo diretto della macchina, crittografia dei dati (e molto altro ancora), può aiutare le aziende a ottenere un reale vantaggio competitivo. Funzioni di elaborazione dell'immagine personalizzate possono essere sviluppate facilmente ed estese con il minimo sforzo, grazie all interfaccia software gratuita SynView e alla vasta libreria di applicazioni standard di cui è dotata. Le interfacce aperte, la compatibilità con gli standard attuali e le funzioni aggiuntive rendono l'intero sistema pronto per il futuro. 5 5 NET New Electronic Technology sviluppa e produce videocamere per l'industria e il settore medicale dal I prodotti di NET si basano su concetti innovativi tesi ad aumentare l'efficienza dei processi industriali e, nel campo medico, a migliorare la possibilità di recupero del paziente. In tutto il mondo, dipendenti e partner, contribuiscono al raggiungimento degli obiettivi di ogni cliente offrendo soluzioni personalizzate e una consulenza fortemente orientata alle richieste. Il portafoglio di NET comprende videocamere compatte nelle versioni industriali e Board, moduli per videocamere camere custom e unità di controllo, Smart Camera, dispositivi medicali di imaging, lenti e illuminatori, algoritmi di elaborazione d immagine e Software per la Visione artificiale Approfondimenti su NET Italia >>