یکی از ویژگیهای عالی بینایی تعبیهشده، تطبیقپذیری آن است. طیف گستردهای از انتخابها برای اپتیک، حسگرهای تصویر و رابطها وجود دارد که برای بسیاری از کاربردها مناسب است. امروز، ما قصد داریم به یکی از مهمترین انتخابهایی که هنگام ساخت سیستم بینایی تعبیهشده خود باید انجام دهید، بپردازیم. اگر قصد خرید با بهترین قیمت دوربین پردازش تصویر ، قیمت دوربین صنعتی ، قیمت دوربین بینایی ماشین و سنسور پردازش تصویر را دارید کافیست به فروشگاه ایمیجین سورس مراجعه کنید.
اجزای اصلی بینایی تعبیهشده
تا سالهای اخیر، دادن قابلیت دیدن به یک سیستم خودکار، نیازمند تجهیزات و کابلکشی زیادی بود. گاهی اوقات از یک کامپیوتر اختصاصی برای پردازش استفاده میشد. سایر سیستمها نیاز به اتصال به ترمینال اصلی داشتند. دوربینها تصویر را ضبط میکردند، آن را برای پردازش به کامپیوتر میفرستادند و یک ربات یا دستگاه خودکار دیگر منتظر دستور میماند. کامپیوتر برای پردازش تصویر و کنترل اتوماسیون به نرمافزار سفارشی نیاز داشت.
اما دید تعبیهشده به اتوماسیون سریعتر و آسانتر کمک کرده است. اکنون میتوان یک برد منطقی را روی یا نزدیک دوربین نصب کرد. این امر نه تنها زمان لازم برای پردازش تصویر را کاهش میدهد، بلکه اندازه جمعوجور و حذف کابلکشی گسترده به یکپارچهسازان اجازه میدهد تا دید تعبیهشده را در نقاط بیشتری در سراسر تأسیسات و در امتداد خط تولید قرار دهند.
برای پردازش تصویر گرفته شده، به یک رابط برای اتصال دوربین به بخش پردازش نیاز است. هر استاندارد، قیمت و عملکرد متفاوتی دارد. مقایسه استانداردهای مختلف میتواند گیجکننده باشد. بیایید در مورد نحوه انتخاب رابط برای کاربرد خود بحث کنیم.
انتخاب یک رابط برای بینایی تعبیهشده
MIPI CSI-2: MIPI CSI-2 (رابط پردازنده صنعت موبایل) پرکاربردترین رابط بینایی تعبیهشده است. این رابط در ابتدا برای دستگاههای تلفن همراه طراحی شده بود و گروه کاری دوربین MIPI هر دو سال یکبار آن را بهروزرسانی میکند. برخی از کاربردهای دیگر که از آن استفاده میکنند شامل دستگاههای واقعیت مجازی نصبشده روی سر، لوازم خانگی اینترنت اشیا و سیستمهای امنیتی تشخیص چهره سهبعدی است. این یک فناوری اثباتشده است که آمده تا بماند.
MIPI دارای چهار خط داده تصویر است که هر کدام قادر به انتقال ۱.۵ گیگابیت بر ثانیه هستند و در مجموع پهنای باند بالایی معادل ۶ گیگابیت بر ثانیه را ارائه میدهند که آن را سریعتر از USB 3.0 میکند. این یک پروتکل کارآمد و قابل اعتماد است که میتواند ویدئوهای ۱۰۸۰p را مدیریت کند و برای ۸K و بالاتر نیز قابل استفاده خواهد بود. سربار کم آن، پهنای باند تصویر خالص بالاتری را ارائه میدهد.
USB 3.0: USB در حال حاضر پس از MIPI-CSI2 در جایگاه دوم قرار دارد. USB 3.0 سرعت رابط USB بسیار رایج را تا 5 گیگابیت بر ثانیه افزایش داد. از آنجایی که USB از نوع plug-and-play است، دستگاههای بینایی تعبیهشده با این رابط اغلب میتوانند درجا تعویض شوند و جایگزینی دستگاههای آسیبدیده را آسان میکنند.
انتخاب USB 3.0 به شما این امکان را میدهد که از زمان (و هزینههای) توسعه (و طراحی) پرهزینه و طولانی برای رابط کاربری بصری تعبیهشده خود صرفنظر کنید. اما استقرار USB 3.0 در فضاهای کوچک میتواند چالشبرانگیز باشد. کانکتورهای USB نسبتاً بزرگ هستند و کابلکشی نسبتاً سفت و سخت استاندارد برای برخی از اجزای بصری تعبیهشدهی فشردهتر ایدهآل نیست.
رابطهای USB
اگر هزینههای توسعه نیاز به کنترل دقیق داشته باشند، رابطهای USB میتوانند انتخاب خوبی باشند.
- USB 2.0: اغلب در بسیاری از SoCها وجود دارد. این بدان معناست که برای اتصال دوربین به SoC، فقط به حداقل سختافزار اضافی، مانند پورت USB، نیاز است. عیب این رابط، پهنای باند کم آن است که تنها تا 40 مگابایت بر ثانیه میرسد و کار با حسگرهای با وضوح بالا را در سرعتهای بالاتر غیرممکن میکند.
- USB 3.0: سرعت انتقال داده تا ۳۶۰ مگابایت بر ثانیه را ارائه میدهد که پهنای باند بسیار بالاتری نسبت به USB 2.0 است. درایورها و SDKهای دوربین، به عنوان مثال برای سیستمهای تعبیهشده مبتنی بر لینوکس/ARM، استاندارد شدهاند و معمولاً روی چنین سیستمهایی به راحتی اجرا میشوند. ماهیت plug-and-play بودن USB، ادغام چنین ماژولهایی را در برنامه بسیار آسان میکند.
هر دو استاندارد USB 2.0 و USB 3.0 یک وجه مشترک دارند: به کانکتورهای نسبتاً بزرگی نیاز دارند و این میتواند با محدودیتهای فضای برخی از برنامهها در تضاد باشد. با این حال، تنها تعداد کمی از SoCهای رده بالا دارای رابط USB 3.0 هستند.
بینایی تعبیهشده
رابطهای موازی و سریال
اگر یک رابط استاندارد مورد نظر نباشد، یک رابط موازی یا سریال میتواند راهحل باشد.
- موازی: این رابطها معمولاً با کابلهای انعطافپذیر تخت به برد پردازنده متصل میشوند. چنین ماژولهایی به یک SoC با ورودی ویدیوی موازی نیاز دارند که فقط در تعداد کمی از SoCها موجود است. حداکثر طول کابل اغلب به 50 سانتیمتر محدود میشود .
- سریال: ماژولهای دوربین با رابطهای سریال اختصاصی، در درجه اول برای اتصال به یک آرایه دروازه قابل برنامهریزی میدانی (FPGA) در نظر گرفته شدهاند. اگر قلب سیستم تعبیهشده شما از قبل یک FPGA است، این رابط میتواند انتخاب خوبی باشد. این ماژولها همچنین از طریق یک کابل روبانی به FPGA متصل میشوند؛ برخی از تولیدکنندگان ماژول، طول کابل بیش از یک متر را مجاز میدانند.
رابطهای سریال و موازی هر دو نیاز دارند که یک درایور دوربین برای ترکیب دوربین/SoC مورد نظر در دسترس باشد.
رابطهای MIPI CSI-2
اگر پهنای باند در چندین خط، محور توسعه باشد، MIPI CSI-2 باید اولین گزینه باشد.
MIPI CSI-2 رابطی است که توسط اتحادیه رابط پردازنده صنعت موبایل (MIPI Alliance) استاندارد شده است. CSI-2 مخفف “رابط سریال دوربین” در نسل دوم است. این رابط پرکاربردترین رابط برای برنامههای موبایل است و برای اتصال ماژول دوربین یک تلفن هوشمند به یک SoC استفاده میشود. MIPI CSI-2 رابطی است که توسط اتحادیه رابط پردازنده صنعت موبایل (MIPI Alliance) استاندارد شده است. CSI-2 مخفف “رابط سریال دوربین” در نسل دوم است. این رابط پرکاربردترین رابط برای برنامههای موبایل است و برای اتصال ماژول دوربین یک تلفن هوشمند به یک SoC استفاده میشود.
تقریباً همه SoCها تا شش خط سریال ارائه میدهند که میتوانند برای اتصال یک یا چند دوربین استفاده شوند. هر خط پهنای باندی تا 300 مگابایت بر ثانیه ارائه میدهد؛ به طوری که حتی ماژولهای دوربین با وضوح بالا نیز میتوانند با سرعت بالا کار کنند. با این حال، طول کابل به کمتر از 30 سانتیمتر محدود میشود .
همچنین در اینجا مهم است که درایوری برای ترکیب دوربین/SoC مورد نظر در دسترس باشد. در غیر این صورت، باید تلاش توسعهای بیشتری برای توسعه درایور و مجموعه نرمافزاری صرف شود. این میتواند زمانبر و پرهزینه باشد.