Optische Messtechnik (nicht Bildverarbeitung)

Performance-Steigerung für Laserscanner

13.03.24  –  Bildverarbeitung
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13.03.24  –  Bildverarbeitung
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Mit verschiedenen CPU-Boards kombinierbare MIPI-Kameraplatinen

Vision Components hat verschiedene MIPI-Kameraplatinen mit bis zu 13MP-Auflösung für Embedded-Vision-Applikationen entwickelt. Die Geräte sind mit über 20 CPU-Boards verschiedener Hersteller wie Raspberry Pi und Nvidia kompatibel.

Bild: Vision Components GmbHBild: Vision Components GmbH
Die MIPI-Kameramodule sind mit diversen Bildsensoren verfügbar und lassen sich an viele der gängigsten Prozessorboards anschließen. Aktuell sind vier Global-Shutter-Sensoren und vier Rolling-Shutter-Sensoren lieferfähig. Weitere zehn Bildsensoren sollen b

Der Trend der modularisierten Auslegung von Embedded-Vision-Technologie verschafft Entwicklern eine große Flexibilität, da sie die Komponenten entsprechend Leistungsausstattung und Preis optimal auf ihren Bedarf abstimmen können.

Bild: Vision Components GmbHBild: Vision Components GmbH
Bild 2 | Für die Kameramodule stehen geschirmte Kabel mit 200mm Länge und hohen Bandbreiten sowie ein Repeater-Board mit integrierter Triggerschnittstelle zur Verfügung.
Inspiriert wird diese Entwicklung auch von der Maker-Bewegung, die rund um kostengünstige und leicht zugängliche Einplatinencomputer, wie z.B. Raspberry Pi, im Eigenbau extrem kreative Lösungen sowohl für bekannte als auch für gänzlich neuartige Anwendungen entwickelt. Beim Faktor Flexibilität setzt jetzt Vision Components mit seinen MIPI-Kameramodulen an, die mit unterschiedlich auflösenden Bildsensoren bis 13MP verfügbar sind und in großen Stückzahlen zu Verbraucherpreisen verkauft werden. MIPI (Mobile Industry Processor Interface) wurde ursprünglich für die Anbindung von Bildsensoren in mobilen Geräten entwickelt und bietet hohe Bandbreiten sowie eine geringe Stromaufnahme. Ein MIPI-CSI-2-Steckplatz gehört heute zur Standardausstattung von Einplatinencomputern. Dadurch, dass die Firma bereits verschiedene MIPI-Sensorplatinen im Sortiment hat, können Embedded Vision Entwickler für jede Anwendung das Modell mit dem richtigen Preis-Leistungs-Verhältnis auswählen. Aktuell können drei Global-Shutter-Sensoren und drei Rolling-Shutter-Sensoren ausgeliefert werden. Weitere zwölf Bildsensoren sollen bis zum Ende des Jahres bzw. Q1/2020 folgen, darunter auch Global-Reset-Shutter-Sensoren, welche die Funktionalität eines Global-Shutter-Sensors bieten, bei hohen Auflösungen aber deutlich weniger kosten. Die achtlagigen Platinen enthalten vorgefertigte Befestigungsbohrungen und Präzisionspassungen für Passstifte. Die Fassung des Keramik-LGA-Chips sorgt bei den höher auflösenden Sensoren für optimales Wärmemanagement. Für eine bestmögliche Wärmeableitung ist dieser auf einer Kupferfläche mit Kantenmetallisierung platziert, was die Sensoren extrem rauscharm macht. Über die MIPI-CSI-2-Schnittstelle lassen sich die Kameras aktuell mit über 20 CPU-Boards verbinden, u.a. Nvidia Jetson, DragonBoard und weitere Prozessorboards, die industriellen Anforderungen gerecht werden. Die Kamera-Module sind auch mit der Raspi-Familie kompatibel, einschließlich des allerneusten Raspberry Pi 4 Model B und des Compute Module. Letzteres ist speziell für industrielle Anforderungen entwickelt, d.h. eine Langzeitverfügbarkeit ist gesichert. Das Compute Module ist eine Steckkarte, die in ein I/O-Board von Raspberry Pi mit zahlreichen GPIOs passt, die aber auch in andere Carrier Boards integriert werden kann. Zudem bietet es zwei MIPI-Kameraschnittstellen und eignet sich somit auch für die Stereo-Bildverarbeitung oder Multikamera-Anwendungen.

2x schneller als USB3

Die MIPI-Kameras sind mit Linux-Betriebssystemen kompatibel. Es stehen stabile Treiber für verschiedene CPU-Boards zur Verfügung und kontinuierlich werden neue Treiber hinzugefügt. Zudem legt der Hersteller den Quellcode offen, sodass OEMs ihren eigenen Entwicklungsaufwand reduzieren können. Vision Components entwickelt außerdem leistungsstarkes Zubehör, mit dem Anwender die MIPI-Kameras einfach integrieren und Embedded-Systeme konfigurieren können. So gehört zum Lieferangebot ein speziell entwickeltes geschirmtes FPC-Kabel (Flexible Printed Circuit) mit 100-differenziellen Leiterbahnpaaren. Dieses unterstützt die volle Bandbreite des MIPI-CSI-2-Standards und ist dem Raspberry Pi Kabel weit überlegen, dessen Übertragungsrate wegen des ungeschirmten Designs stark gedrosselt ist. Zum Anschluss an unterschiedliche Boards steht die Leiterplatte entweder mit zwei 22-poligen Steckern (vier Lanes) oder mit einem 15-poligen Stecker (zwei Lanes) zur Verfügung. Die meisten Prozessoren verarbeiten 1,5Gbps pro Lane, was bei vier Lanes 6Gbps bzw. bei 10Bit Pixelauflösung 600MByte/s entspricht, also zweimal so schnell wie eine USB3-Kamera. Das mitgelieferte MIPI-Kabel ist standardmäßig 200mm lang. An längeren Kabeln wird gearbeitet, ein Repeater-Modul ist bereits verfügbar, das die Signale am Leitungsende verstärkt. Damit lässt sich die Übertragungslänge nochmals ausbauen. Diese Platine bietet auch eine Triggerschnittstelle (Bildtriggereingang/-ausgang) und eignet sich zum Einsatz mit CPU-Boards ohne entsprechende Schnittstellen. Darüber hinaus stehen u.a. Objektivhalter, Filterscheiben, kundenspezifische Carrier Boards sowie das MIPI 96 Adapter Board zur Verfügung, ein Standard CSI & Ethernet Adapter Board, mit dem sich aus einem MIPI-Kameramodul und einem 96Board ein Embedded-Kamerasystem erstellen lässt.

Vision Components GmbH

Dieser Artikel erschien in inVISION 5 2019 - 27.09.19.
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