logotypen
 
 

IN FOCUS

IP suojaan ulkoiseen muistiin

Monet markkinoilla olevat mikro-ohjaimet tarjoavat tallennuskapasiteettia muutamien megatavujen verran, mikä vaikuttaa merkittävästi tuotteen hintaan. Sopiva vaihtoehtoinen ratkaisu on käyttää ulkoista muistia, jota voidaan hankkia suuremmissa määrissä selvästi edullisempaan hintaan ja useilla eri kapasiteettivaihtoehdoilla – yleensä muutamasta megatavusta satoihin megatavuihin.

Lue lisää...

Vaikka CCD-kuvakennot saattavat edelleen olla välttämättömiä joissakin erikoissovelluksissa, CMOS-pohjaiset kuva-anturit valtaavat konenäkösovelluksia kiihtyvään tahtiin. Ne tuovat teollisuuden kuvannusjärjestelmiin uuden luokan suorituskykyä ja toiminnallisuutta.

Artikkelin kirjoittaja Max Cavazzana johtaa Avnet Silican toimittamien anturipiirien ja analogisten signaaliketjupiirien markkinointia.

Konenäköjärjestelmissä käytetään kuvia tietojen keräämiseen kohdejärjestelmästä tai prosessista sekä päätöksentekoon siepattujen kuvien perusteella. Ennen kaikkea valaistus, ohjelmistot ja kamera kuva-antureineen ovat tärkeimmät tekijät konenäköjärjestelmän yleisen toiminnan kannalta, jotta sovelluskohteen tuotannon laatua voidaan parantaa ja tuottavuutta lisätä.

Ylemmällä tasolla tyypillinen konenäkösovellus sisältää jonkinlaisen yhdistelmän perusmittauksia, laskentaa ja tarkastustoimintoja. Kappaleentunnistuksessa voidaan määrittää kohde-esineiden lukumäärää, kokoa ja laadullisia ominaisuuksia. Konenäköjärjestelmää voidaan käyttää esimerkiksi tarkastamaan, että kohteeseen on porattu oikea määrä reikiä ja että kukin reikä on muodoltaan ja sijainniltaan oikeanlainen. Toisessa tyypillisessä sovelluksessa kohteen sijaintitietoa voidaan hyödyntää niin, että robottivarsi voi poimia halutun kappaleen tai voidaan varmistaa, että kappale on sijoitettu oikeaan kohtaan. Saattaa olla myös tarpeen dekoodata tietoa esimerkiksi viivakoodeja lukemalla tai tunnistaa merkkejä vaikkapa rekisterikilvistä tai suorittaa jopa pinnakorkeusmittauksia nestesäiliössä.

Kukin näistä toiminnoista hyödyntää erikoisia ominaisuuksia, joita vaaditaan kamerajärjestelmältä ja viime kädessä sovellukseen valitulta kuva-anturilta. Tärkeintä on ymmärtää siepatun kuvan laadullinen vähimmäistaso, sillä se määrittää, kykeneekö kuva-analyysiä suorittava tietokone tekemään riittävän tarkkoja mittauksia ja pääsemään niiden perusteella oikeaan lopputulokseen. Tämä on kriittinen tekijä. Muut ominaisuudet kuten kuvanopeus, tehonkulutus ja laitteen koko ovat toissijaisia, elleivät siepatut kuvat ole laadultaan analyysiin ja muuhun jatkokäyttöön soveltuvia.

Aiemmin konenäkösovelluksiin vaadittiin yleensä CCD-kuva-antureita niiden korkean kuvanlaadun ja suorituskyvyn vuoksi. Nykyään CMOS-kuva-anturit ovat kuitenkin hypänneet etulinjaan lukuisissa erityyppisissä konenäkösovelluksissa. Tähän ovat syynä useat merkittävät edistysaskeleet CMOS-kuvapikselien rakenteessa. Ne mahdollistavat riittävän korkean kuvanlaadun hyvin monenlaisiin käyttökohteisiin. Nykyaikaiset CMOS-kuva-anturit perustuvat täsmälleen yhtaikaiseen kuvansieppaukseen kykeneviin pikseleihin (global shutter), joiden ansiosta liikkuvat kohteet voidaan kuvata tarkasti ilman liikkeen tuottamia virheitä kuvassa. Tällaista pikselirakennetta käytetään esimerkiksi On Semiconductorin valmistamissa Python-perheen kuva-antureissa. Pikselien sisäinen CDS-kaksoisnäytteistys (Correlated Double Sampling) tarjoaa hyvin vähäkohinaisen lähtösignaalin ja lisäksi sirulle integroitu FPN-korjauspiiri (Fixed Pattern Noise) auttaa säilyttämään kuvanlaadun korkeana. Oheen liitetyn 10-bittisen AD-muuntimen ja 60 desibelin dynamiikka-alueen ansiosta päästään kuvanlaadussa ominaisuuksiin, jotka antavat konenäköjärjestelmille mahdollisuuden hyödyntää tehokkaasti näitä edistyneen CMOS-teknologian tuomia etuja.

 

Kuva 1: On Semiconductorin kehittämän Python 1300 -kuva-anturin lohkokaavio (LVDS-lähdöt).

Monet konenäkösovellukset pyrkivät toimimaan yhä suuremmilla nopeuksilla tuottavuuden parantamiseksi. Tämä johtaa suoraan laajakaistaista lähtöastetta tukevien kuva-anturien tarpeeseen. CMOS-rakenteisessa anturissa lähtöasteen arkkitehtuuri tarjoaa tämän suoraan, sillä digitaalisia lähtöjä voidaan siinä kätevästi lisätä kaistanleveyden kasvattamiseksi. Esimerkiksi Python-antureissa voi olla jopa 32 erillistä LVDS-lähtöä, joiden avulla ne yltävät kaistanleveydessä tasolle, joka riittää nykyaikaisten tietokoneliitäntöjen (kuten 10GigE ja USB 3.1) vaatimuksiin. Anturit yltävät jopa 80 kuvan sekuntinopeuksiin 25 megapikselin kuvakennoilla, mikä on reippaasti yli tavallisten CCD-anturien suorituskyvyn.

Lisäksi CMOS-lähdön tarjoama joustavuus mahdollistaa Python-piirien kuvanopeuden kasvattamisen, kun toimitaan kuvan mielenkiintoisella alueella eli ROI-muodossa (Region Of Interest), jolloin vain osa kuva-anturimatriisin sisällöstä luetaan lähtöön. Sopivalla suunnittelulla nopeuden kasvu tässä toimintamuodossa voidaan skaalata sekä x- että y-suunnassa ROI-alueella. Joustavalla rakenteella päästään näin suurempiin kuvanopeuksiin kuin olisi saavutettavissa standardi-CMOS-rakenteella, joka skaalautuu ainoastaan ROI-alueen x-akselin suunnassa.

Esimerkkinä voidaan verrata Python 5000 -kuva-anturin todellista kuvanopeutta muuten samanlaisen 5 megapikselin standardi-CMOS-lähtöisen kennon teoreettiseen kuvanopeuteen. Täydellä resoluutiolla kumpikin yltää samaan kuvanopeuteen, joka on noin 100 ruutua sekunnissa. Mutta kun luetaan 720p-kokoista (1280 x 720) aluetta kuvasta, Python-anturin nopeus kasvaa lähes 600 kuvaan sekunnissa, kun standardi-CMOS-lähtöinen anturi yltää vain 300 ruutuun sekunnissa. Tämä lisänopeus voi tarjota tärkeän edun, kun halutaan maksimoida laitteen kokonaiskuvanopeus.

 

Kuva 2: On Semiconductorin kehittämä Python 5000 -kuva-anturipiiri.

Vaikka konenäkösovelluksissa usein vaaditaan suurta resoluutiota, jotta siepatusta kuvasta saadaan tarkkoja yksityiskohtia, tämä tarve tulee täyttää niin, ettei informaatiota siepata liikaa, mikä vain hidastaisi tarpeettomasti datan käsittelyprosessia. Sopivan pikselimäärän lisäksi on tärkeää, että pikselit on järjestetty oikeaan kuvasuhteeseen kuvansieppauksen optimoimiseksi kussakin sovelluksessa. Esimerkiksi likimain neliömäisiä kuvasuhteita (1:1) käytetään usein kappaleiden poimintaa ja asettamista (pick and place) suorittavien koneiden sovelluksissa, jotta kameran objektiivin täysi näkökenttä saadaan hyödynnetyksi mahdollisimman tehokkaasti.

Erilaisia spektraalisia herkkyyksiä (väri, mustavalkoinen, laajennettu NIR-alue) saatetaan myös vaatia, jotta kuvausjärjestelmä saataisiin optimoitua soveltumaan kunkin kohteen asettamiin erityisiin kuvantamisvaatimuksiin. Kameran rakenteen ja valmistusprosessin optimoimiseksi kameranvalmistaja haluaa yleensä löytää yhtenäisen anturipiiriperheen, johon kuuluu useita eri resoluutio- ja värialueversioita, jotta valmistaja voi nopeasti ja tehokkaasti kehittää kattavan valikoiman kameravaihtoehtoja loppuasiakkailleen.

Python-anturiperhe on hyvä esimerkki siitä, miten tällainen tuoteperhe voidaan ottaa käyttöön. Siihen kuuluu yli 40 vaihtoehtoista anturikennoa, joiden resoluutio vaihtelee VGA-tasosta 25 megapikseliin. Antureita on saatavissa useina eri värialueiden herkkyysversioina: mm. mustavalkoinen, Bayer-värit ja laajennettu lähi-infrapuna (exNIR). Useista anturityypeistä on saatavissa myös virtapihit versiot, ja saatavissa on myös versioita, joiden kuva-anturi on peitetty poistettavalla kalvolla, joka suojaa anturin herkkää pintaa kameran asennusvaiheen aikana. Kameranvalmistajat voivat tukea koko anturiperhettä käyttäen vain kahta erilaista piirilevyä, ja koko perheelle on saatavissa täysi evaluointituki auttamaan tuotekehitysvaiheen nopeuttamista.

Käytännön toteutukset

Suunnittelijoille, jotka haluavat tutustua Python-antureiden tarjoamaan suorituskykyyn, Avnet Silica tarjoaa On Semiconductorin tuottamia evaluointisarjoja, jotka tukevat koko anturiperheen valikoimaa. Evaluointipaketti sisältää kuva-anturipiirin alustalevyineen, FPGA-evaluointikortin sekä tarvittavat lisävarusteet ja ohjelmistot anturipiirin perusteelliseen arviointiin. Paketin joustava rakenne antaa mahdollisuuden arvioida myös muita Python-perheen antureita – VGA:sta 25 megapikseliin sekä m/v-, väri- ja exNIR-versioina – hankkimalla lisää anturipiirejä tai sopivalla alustalevyllä varustettuja kuva-antureita.

Kuva 3: Python-kuva-anturin evaluointipaketti.

Kun sovellukselle on löydetty sopivantyyppinen kuva-anturi, suunnittelijan täytyy tämän jälkeen miettiä kameran muuta rakennetta. Avnet Silican tuoteskaala tarjoaa tähän kattavan valikoiman On Semiconductorin tuotteita, joiden avulla CMOS-kuva-anturiin perustuvat sovellukset heräävät eloon valmiina laiteratkaisuina: sulautetun elektroniikan korteista erillisiin teholähteisiin ja signaaliketjun komponentteihin. Näiden avulla suunnittelijat voivat valita modulaarisen ratkaisun mukavuuden ja erillisratkaisun joustavuuden välillä.

Jos suunnittelija haluaa konenäköratkaisunsa markkinoille mahdollisimman nopeasti, ei ehkä ole mahdollista rakentaa täysin uutta tuotetta alusta alkaen. Tällaisiin sovelluksiinkin Avnet Silicalla on valikoimassaan tuotteita suunnittelijoiden avuksi. Sellainen on esimerkiksi On Semiconductorin kameramoduuli Python-1300-C. Se perustuu täydelliseen puolen tuuman SXGA-tasoiseen anturikennoon, jonka resoluutio on 1280 x 1024 pikseliä. Kameramoduulia voidaan käyttää yhdessä MicroZed Embedded Vision Carrier -kortin ja Smart Vision -kehityssarjan kanssa. Ne muodostavat yhdessä täydellisen laitekokoonpanon, joka jättää suunnittelijan tehtäväksi ainoastaan sovellusohjelmiston kirjoittamisen.

MORE NEWS

Rohde lisäsi tehoa EMC-mittauksiin

Rohde & Schwarz on julkaissut päivitetyn version ELEKTRA-ohjelmistostaan, joka tuo lisää tehoa ja automaatiota EMC-mittauksiin. Uusi ohjelmistoversio tukee kaikkia ajankohtaisia EMC-standardeja eri toimialoilla – mukaan lukien kaupallinen elektroniikka, autoteollisuus, langattomat järjestelmät, puolustus ja ilmailu.

Tekoäly vaikuttaa lähes joka toiseen työpaikkaan

Tekoäly on nopeasti nousemassa maailman talouksien uudeksi moottoriksi – ja murroksen keskiössä ovat työmarkkinat. YK:n kauppa- ja kehitysjärjestön (UNCTAD) tuoreen Technology and Innovation Report 2025 -julkaisun mukaan jopa 40 prosenttia maailman työpaikoista on alttiina tekoälyn vaikutuksille. Se voi tarkoittaa joko työn automatisointia tai sitä, että työtehtävät muuttuvat perustavalla tavalla.

Tamperelaissiru purkaa useampia audiovirtoja kuin mikään muu prosessori

Tamperelainen VLSI Solution on julkaissut uuden sukupolven audioprosessorin, joka asettaa uudet standardit äänenkäsittelylle sulautetuissa järjestelmissä. VS1073-uutuuspiiri pystyy purkamaan ja käsittelemään enemmän äänenpakkausmuotoja kuin mikään muu prosessori markkinoilla – mukaan lukien uudet tuetut formaatit kuten ALAC, DSD, Opus ja AC-3.

Uusi LUMI-supertietokone yllättää: kylkeen tulee kvanttitietokone

Suomeen rakennetaan maailman tehokkainta tekoälysupertietokonetta, ja sen rinnalle kehitetään nyt myös täysin uusi kvanttilaskenta-alusta. LUMI AI Factory -hankkeen johtaja Pekka Manninen vahvistaa, että uusi huippuluokan laskentaympäristö käynnistyy keväällä 2027.

Samsungin uusin tuo tekoälyn jäässä oleville tablettimarkkinoille

Tablettimarkkinat hakevat suuntaa, mutta Samsung uskoo tekoälyyn. Yhtiö julkaisi 2. huhtikuuta uuden Galaxy Tab S10 FE -sarjan, joka tuo älykkäät ominaisuudet yhä useamman käyttäjän ulottuville. Vaikka markkina kokonaisuudessaan junnaa lähes paikallaan, Samsung pyrkii herättelemään sitä AI-pohjaisella tuottavuudella ja kevyellä muotoilulla.

Trumpin tullit aiheuttavat suurta epävarmuutta puolijohdealalla

Yhdysvaltain presidentti Donald Trump on ilmoittanut uusista tullipolitiikoista, jotka uhkaavat horjuttaa puolijohdeteollisuuden globaaleja toimitusketjuja. Trumpin hallinto on määrännyt 10 prosentin perustullin kaikkiin tuontituotteisiin ja jopa 32 prosentin tullit valikoiduille maille, kuten Taiwanille. Vaikka Taiwanin puolijohteet ovat toistaiseksi tullivapaita, alan toimijat elävät epävarmuudessa mahdollisista tulevista muutoksista.

Maailman ensimmäisessä MEMS-kompassissa ei ole liikkuvia osia

Ranskalainen teknologiayritys SBG Systems on esitellyt maailman ensimmäisen MEMS-pohjaisen gyrokompassin, joka kykenee määrittämään suunnan ilman GNSS-apua ja täysin ilman liikkuvia osia. Tämä inertianavigoinnin läpimurto avaa uuden luvun tarkassa ja kompaktissa paikannuksessa, erityisesti merenkulun ja robotiikan sovelluksissa.

Cadence demosi eurooppalaisvoimin kehitettyä ajoneuvojen SoC-piiriä

Euroopassa pitäisi vähentää riippuvuutta sekä kiinalaisesta että amerikkalaisesta tekniikasta. Muutaman viikon takaisilla Nürnbergin Embedded World -messuilla nähtiinkin tähän suuntaan kasvavia versoja. Esimerkiksi Cadence ja saksalainen Dream Chip Technologies esittelivät uuden sukupolven älykkään SoC-järjestelmäpiirin ajoneuvosovelluksiin.

LUMI-tekoälytehdas on yksi ensimmäisiä Euroopassa

LUMI-tekoälytehdas avaa uuden luvun eurooppalaisessa tekoälyn kehityksessä yhdistämällä huipputeknologian, asiantuntijuuden ja yhteistyön ainutlaatuiseksi kokonaisuudeksi. Tekoälyhubin fyysiset tilat sijoittuvat Espoon Otaniemeen Aalto-yliopiston yhteyteen, ja laskennan ydin toimii Kajaanissa, missä nykyinen LUMI-supertietokone tarjoaa maailmanluokan suorituskykyä tekoälykehitykselle.

Jyväskylän ylioppilaskylään maailman nopein opiskelijanetti

Kotimainen valokuituyhtiö Lounea toteutti Jyväskylän yliopiston ylioppilaskunnan Soihtu-asuntoihin huippumodernit nettiyhteydet. Opiskelijakylä nousi kerralla maailman kärkeen tarjoamalla asukkailleen poikkeuksellisen nopeat verkkoyhteydet. 

Painetun elektroniikan tutkija TactoTekin teknologiajohtajaksi

Oululaistaustainen elektroniikkayhtiö TactoTek on nimittänyt tekniikan tohtori Pälvi Apilon uudeksi teknologiajohtajakseen. Apilo on ollut osa TactoTekin asiantuntijatiimiä vuodesta 2018 ja toiminut viimeksi yhtiön ennakoinnin ja tutkimuksen johtajana.

Linuxista tulee parempi pelaajille

Linux-kernelin tuore 6.14-päivitys lupaa merkittäviä suorituskykyparannuksia Windows-pelejä pelaaville Linux-käyttäjille. Ytimeen on tuotu parannettu NTsync-ajuri, jonka ansiosta Wine- ja Proton-yhteensopivuuskerrosten kautta ajettavat pelit voivat hyötyä jopa satojen prosenttien teholisästä tietyissä tilanteissa.

Eficoden aprillijuttu oli hieno

Yli 600 koodaajan ohjelmistotalo Eficode päätti tänä vuonna aprillipäivän kunniaksi viedä kehittäjähuumorin uudelle tasolle julkaisemalla kuvitteellisen SUAMI-järjestelmän – Single Unified AI Metrics Indicator – joka mittaa kehittäjien tuottavuutta sielunmaiseman, eksistentiaalisen ahdistuksen ja astrologian avulla.

Maksupäätteen kosketusnäyttö vaatii vahvan tietoturvan

Kosketusnäyttö on olennainen osa jokaista nykyaikaista maksujärjestelmää ja myyntipisteen POS-päätettä (point of sale terminal). Sen tietoturvaan on kiinnitettävä erityistä huomiota.

Taivuteltavien älypuhelimien markkina kutistuu ensimmäistä kertaa

Taivuteltavien älypuhelimien maailmanlaajuinen markkina kutistuu tänä vuonna ensimmäistä kertaa historiassaan, kertoo Counterpoint Researchin tuore ennuste. Vuonna 2025 odotetaan neljän prosentin laskua, mikä katkaisee segmentin tähän asti kasvaneen trendin.

Tekoäly havaitsee poikkeamat avaruudessa

AMD on julkistanut uuden avaruuskelpoisen järjestelmäpiirin, Versal AI Edge XQRVE2302:n. Se vie tekoälypäättelyn (AI inferencing) avaruuteen. Piiri on nyt saavuttanut Class B -luokituksen, joka perustuu Yhdysvaltain puolustusvoimien MIL-PRF-38535-standardin vaatimuksiin.

Julkinen Wi-Fi altistaa hakkereille – silti miljoonat ottavat riskin

Julkiset Wi-Fi-verkot löytyvät lähes jokaisesta kahvilasta, junasta ja lentokentältä. Ne houkuttelevat nopeaan nettiyhteyteen liikkeellä ollessa, mutta uuden globaalin tutkimuksen mukaan kyseessä on digitaalinen miinakenttä. Kyberturvayhtiö NordVPN:n teettämä kysely paljastaa, että 69 % matkustajista on huolissaan kyberuhkista matkan aikana – ja pelko on perusteltu.

Uudenlainen fotonitutka sopii moneen käyttöön

Belgialainen mikroelektroniikan tutkimusorganisaatio IMEC on kehittänyt uraauurtavan tutkajärjestelmän, joka voi mullistaa niin autoteollisuuden kuin terveydenhuollonkin tarkan havainnoinnin ratkaisut. Kyseessä on maailman ensimmäinen fotoniikkaan pohjautuva, koherenttiin signaalinjakeluun kykenevä 144 gigahertsin tutkajärjestelmä.

Kvanttivallankumous yhdellä sirulla

Oak Ridge National Laboratory (ORNL) on saavuttanut merkittävän virstanpylvään matkalla kohti kvantti-internettiä. Tutkijoiden kehittämä uusi siru yhdistää ensimmäistä kertaa keskeiset kvanttifotoniikan toiminnot yhdelle piirille.

Amazon maksaa Nokian videopatenttien käytöstä

Amazon ja Nokia ovat päässeet sopuun patenttikiistassaan, ja Amazon maksaa jatkossa Nokialle korvauksia yhtiön videoteknologioiden käytöstä. Sopimus kattaa Nokian multimedia- ja videopatenttien hyödyntämisen Amazonin suoratoistopalveluissa, kuten Prime Videossa, sekä yhtiön suoratoistolaitteissa.

Maksupäätteen kosketusnäyttö vaatii vahvan tietoturvan

Kosketusnäyttö on olennainen osa jokaista nykyaikaista maksujärjestelmää ja myyntipisteen POS-päätettä (point of sale terminal). Sen tietoturvaan on kiinnitettävä erityistä huomiota.

Lue lisää...

Tekoäly vaikuttaa lähes joka toiseen työpaikkaan

Tekoäly on nopeasti nousemassa maailman talouksien uudeksi moottoriksi – ja murroksen keskiössä ovat työmarkkinat. YK:n kauppa- ja kehitysjärjestön (UNCTAD) tuoreen Technology and Innovation Report 2025 -julkaisun mukaan jopa 40 prosenttia maailman työpaikoista on alttiina tekoälyn vaikutuksille. Se voi tarkoittaa joko työn automatisointia tai sitä, että työtehtävät muuttuvat perustavalla tavalla.

Lue lisää...

 

Tule tapaamaan meitä tulevissa tapahtumissamme.
R&S-seminaareihin saat kutsukirjeet ja uutiskirjeet suoraan sähköpostiisi, kun rekisteröidyt sivuillamme.
 
 R&S -seminaari: 5G Advanced & Beyond
Oulussa 13.5.2025
Espoossa 14.5.2025
 
R&S -seminaari: Calibration
Tampereella 22.5.2025

Seminaareihin ilmoittautuminen ja tiedustelut:
asiakaspalvelu@rohde&schwarz
 

 

LATEST NEWS

NEW PRODUCTS

 

ETNinsta

THIS SPACE TEMPORARILY LEFT BLANK
 
article