SMARC- und Kameramodule Computer-on-Modules: Nahezu latenzfreies Sehen mit bis zu 226,5 FPS

Congatec und Matrix Vision präsentieren erstmals eine SMARC-Computer-on-Modules-Plattform mit PCI Express basierender Kameramodulerweiterung mit High-Speed-Vision-Technologie.

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MATRIX VISION GmbH Bildverarbeitung

Ohne Overhead und ohne Umwege über zusätzliche Schnittstellen wie GbE, USB oder MIPI CSI werden die Bilddaten nahezu latenzfrei und in höherer Bandbreite direkt in den Arbeitsspeicher des SMARC-Moduls geschrieben.

Die Kameramodule von Matrix Vision basieren auf Sonys Pregius-Sensor und liefern die Bilddaten an Congatecs SMARC-Modul mit bis zu 226,5 Frames pro Sekunde bei 1,6 Megapixeln an. Solch hochfrequente Übertragung ermöglicht Echtzeit in rund 4 Millisekunden Taktung. Dieser schnelle Zyklus passt auch gut zu Stellbefehlen über TSN (Time Sensitive Networking) basierendes Ethernet, das harte Echtzeit mit Taktraten < 1 Millisekunde bietet.

Typische Anwendungen finden sich in Machine-Vision-Applikationen der industriellen Fertigung für Elektronik und Halbleiter, Automobilindustrie, Lebensmittel und Getränke, Pharmazeutika, Verpackung und in der Druckindustrie. Weitere Märkte sind das Gesundheitswesen, intelligente Verkehrssysteme (ITS) sowie Sicherheits- und Überwachungssysteme für beispielsweise Flughäfen.

„PCI Express basierende Kameraimplementierungen sind für höchst latenzfreie Echtzeit-Vision-Applikationen mit extremen Bitraten prädestiniert, da sie im Vergleich zu GbE, USB oder MIPI keinen Overhead im Protokoll haben. Auch ist sichergestellt, dass die Schnittstelle immer nativ vom Prozessor unterstützt wird, was bei den alternativen GbE, USB oder MIPI ebenfalls nicht immer gegeben ist“, erklärt Martin Danzer, Director Product Management bei Congatec.

„Durch die parallele Nutzung mehrerer Lanes ist die Leistungsfähigkeit von PCI Express in höchstem Maße auf Multikamera-Systemlösungen skalierbar und gleichzeitig bleiben die gesamten Systemkosten gering. PCIe bietet zudem auch eine hohe Investitionssicherheit in die Zukunft, da dieser Bus mit der x86 Prozessorbussen untrennbar verbunden ist“, erklärt Uwe Hagmaier, Head of R&D bei Matrix Vision.

Beim Einsatz von SMARC-Modulen mit Intels Atom-, Pentium- und Celeron- Prozessoren (Codename Elkhart Lake und Apollo Lake) ist beispielsweise ein Arbeiten mit bis zu vier Kameramodulen möglich. Varianten von SMARC-Modulen, basierend auf NXPs Prozessor i.MX8 M Plus, sind ebenfalls realisierbar.

Sonys aktuelle Global-Shutter-Sensoren im Einsatz

In der Kameramodulfamilie mvBlueNAOS von Matrix kommen die neuesten Global-Shutter-Sensoren der Sony-Reihen Pregius und Pregius S zum Einsatz. Mit hoher Bildqualität bei kleiner Pixelgröße und hohen Transferraten bieten sie die besten Eigenschaften für diese Kameraplattform. Die auf SMARC verfügbaren unterschiedlichen Prozessorarchitekturen werden vom mitgelieferten mvIMPACT Acquire SDK unterstützt. Dabei sorgt der GenICam GenTL Producer für eine Kompatibilität zu bestehenden Entwicklungen und gewährleistet einen reibungslosen Wechsel zwischen verschiedenen Hardwareplattformen. Zusätzliche Pakete gibt es zudem für LabVIEW, DirectShow, VisionPro und Halcon.

Entwickler, die die PCIe-Vision-Karten der mvBlueNAOS-Familie in Kombination mit Congatecs SMARC-Modulen auf Basis von Intels Atom-, Pentium- und Celeron-Prozessoren sowie NXPs i.MX8-M-Plus-Prozessoren evaluieren möchten, können zwischen sechs verschiedenen Kameramodellen mit Auflösungen von 1,6 MP (1456 x 1088) bis 24,6 MP (5328 x 4608) und Bildraten von 226,5 bis 24,1 FPS wählen.

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