机器视觉相机供应商利用传输层IP核缩短产品面市时间

Product / 10.2019


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机器视觉相机供应商利用传输层IP核缩短产品面市时间
 
设计机器视觉相机及系统的工程师们的核心能力通常是配置核心相机功能,以提供最佳图像,同时满足尺寸、重量和功率预算及其它需求。但是工程师们还必须花费大量的时间和精力成功地将图像从相机传输到主机。领先的视觉传输层标准,如GigE Vision、USB3 Vision和CoaXPress (CXP) 非常复杂,并且一直在发展,因此有经验的协议工程师通常需要数月以设计接口。
 
一些领先的机器视觉制造商,如Ozray(前称NIP)和Crevis和Sick,正在通过购买传输层接口知识产权(IP)以应对这一挑战,这些知识产权随时可以与其它相机功能一起整合到现场可编程门阵列(FPGA)。来自韩国龙仁市的相机供应商Ozray公司执行董事和首席技术官Keith Ahn说:“IP核的使用使我们能在同样的时间内设计更多的相机,同时缩短上市时间。”
“使用IP核的最大优势在于我们利用之前所需时间的一部分就可以创造一个可靠的标准传输接口”,同样位于韩国龙仁市的机器视觉公司Crevis公司首席执行官June Hwang说。 
 
十年前,Camera Link是使用最广泛的机器视觉传输层接口。Camera Link的传输部分定义完美,但是没有指定控制路径,因此每个相机应用其自己的配置协议,要求在主机侧进行单独调整以完全支持相机。时至今日,相机和主机之间的机器视觉通信基本已经实现了标准化,主要使用了CXP、GigE和USB接口。与早期产品相比,新的视觉标准更加复杂,需要更严格的时间裕度。标准本身不断发展的事实也带来了更大的复杂性,要求对标准进行审核,有时要对传输层的实施进行升级。
机器视觉传输层IP核的出现减少了开发相机-主机接口的时间。例如,领先的图像采集卡供应商Euresys旗下的Sensor to Image (S2I)公司提供了能够满足最新CXP、GigE Vision和USB3 Vision接口标准的IP核。这些IP核确保了相机和主机的交互操作性,同时确保兼容该接口层的最新版本。

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带有MIPI CSI-2传感器和CXP
接口板的MVDK评估板

 

S2I的视觉标准IP核解决方案作为工作参考设计交付,附带FPGA IP核,已针对大量的流行图像采集卡和图像采集库进行了充分测试。IP核尺寸紧凑,为其它视觉功能留出了大量空间。
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它们兼容Xilinx 7及更新的产品、Intel/Altera Cyclone V和更多近期的设备。
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带有CXPIMX Pregius
接口板的Xilinx Kintex 7
评估板

 
带有CXP接口板的Intel
Cyclone 10
评估板
 

顶层设计包括外部硬件(如图像传感器)和传输层PHY之间的接口作为VHDL源代码提供,可以进行改编以自定义IP核支持的领先FPGA平台上的硬件。
参考设计的视频采集模块可模拟具有测试图案生成器的相机。此模块作为VHDL源代码提供,可用相机设计中的传感器接口和像素处理逻辑代替。FPGA集成CPU(MicroBlaze、NIOS或ARM)用于视觉标准IP核上的一些非时间关键型控制和配置任务。此软件采用C语言编写,用户可自行扩展。
 
“通过复用IP核,机器视觉公司可以专注于如何生成最佳图像,同时能够完全自由地使用任何所需硬件以满足尺寸、重量和功率预算问题。”Euresys(欧洲、中东、非洲)销售和支持副总裁Jean Caron说。“我们与CoaXPress、USB3 Vision和GigE Vision委员会紧密合作,确保我们的IP核兼容最新修订版的标准。”S2I的IP产品专家Matthias Schaffland说。S2I最近推出了一个IMX Pregius IP核,提供了一个面向索尼Pregius Sub-LVDS图像传感器的接口。公司很快会推出面向主要用于嵌入式视觉系统和移动设备的MIPI传感器的接口。S2I提供批量许可,完美适合于具有大量产品线的公司,也提供单个许可,是小型生产线公司的最佳选择。无论采用哪种许可方式,均提供培训和技术支持。
 
Ozray.pngOzray是一家机器视觉相机供应商,该公司在其Pollux和Pamina领域以及线性扫描相机及其Deneb热成像仪中实施了IP核。Ahn表示自行开发CXP和GigE传输层接口会比购买IP昂贵得多。“通过购买IP核,我们可以将内部工程设计资源集中于图像处理和控制传感器功能,这在以前是不可能的,因为要将太多的资源用于开发相机-主机接口,”Ahn说,“通过扩展我们的接口产品,从过去仅有Camera Link到现在还可以提供CXP和GigE,我们现在还能够进入新的市场。我

们对S2I提供的IP核和服务100%满意。”

 
Crevis.pngCrevis是机器视觉相机和工业控制器的领先供应商。Hwang说道,以前需要大量的工程设计人力为其区域扫描相机的传输层接口开发内部传输逻辑、设备驱动和Tx/Rx库。“现在我们从S2I为GigE、CXP和USB接口购买了IP核,这样我们的工程师能够专注于开发传感器接口和相机功能,”Hwang说。“S2I提供了参考设计、培训和技术支持。这种方式使得我们用过去所需时间的一部分就可以开发出可靠的标准传输接口。通过将IP核集成到替换许多其它零件的FPGA,我们还降低了相机的尺寸和制造成本。”
 
 
SickRanger3.PNGSick的Ranger 3 3D流传输相机每秒提供更多的3D剖面,并具有大高度范围和高质量图像。“Ranger 3的早期产品使用专有的千兆以太网接口以提供遵照标准不能提供的功能,”SICK IVP AB软件3D相机高级专家Mattias Johannesson说。“标准发展后包含了我们所需的功能,我们想要采用它,但是我们不希望分散工程设计资源以在内部完成此工作。S2I提供了质量可靠的标准IP核以及新的定制模块以满足标准的扩展。在整个实施过程中,我们与S2I进行了充分的沟通,包括多次面对面的会议。我们的工程设计团队能够专注于我们的成像器和信号处理器,使得最新的Ranger 3版本能够尽快面市,这比我们自行开发接口快多了。”

 “IP核允许机器视觉公司使用GigE Vision、USB3 Vision和CoaXPress标准制造基于FPGA的产品,以较小的尺寸提供最优的性能,同时让开发时间最短,”Schaffland总结说。
 
 
发言人:
Jean Caron – Euresys(欧洲、中东、非洲)销售和支持副总裁
Matthias Schaffland – Sensor to Image IP核与定制设计产品专家
Ozray
Crevis
Sick