Implementierung modernster Bildverarbeitung für eine bildbasierte Steuerung bei ultraschnellen Prozessen.

Dank Framegrabbern von Euresys mit ihrer CustomLogic-Fähigkeit konnte ein Team von Forschenden der Columbia University, der Drexel University, von Fermilab und der Lehigh University neue Fähigkeiten für Fusionsenergie entwickeln, indem die Zeit zwischen Signalerfassung und Steuerbefehl in einem kamerabasierten Highspeed-Tokamak-Plasma-Regelkreis reduziert werden konnte.
Bei einem anderen Beispiel von „Vision-in-the-Loop“ erreichten die Plasmasteuerungsanforderungen beispiellose Geschwindigkeit für eine derart komplexe Steuerlogik.

ANWENDUNG
Ein Tokamak ist eine Anlage, die ein Hochtemperaturplasma mithilfe von Magnetfeldern in einer Donut-Form einschließt, die Wissenschaftler als Torus bezeichnen. Fusionsenergieforscher sind der Ansicht, dass Tokamaks derzeit eines der führenden Konzepte für den Plasmaeinschluss in künftigen Fusionskraftwerken sind.
Eine aktive Regelung in Fusionsgeräten mit magnetischem Einschluss ist wünschenswert, um Plasmainstabilitäten abzuschwächen und einen robusten, hochleistungsstarken Betrieb zu ermöglichen. Optische Highspeed-Kameras bieten eine leistungsstarke, nicht-invasive Diagnostik und können für diese Anwendungen geeignet sein.

In ihrer Arbeit beschreibt das Forscherteam, wie sie schnelle Kameradaten mit Raten von mehr als 100.000 fps auf In-situ-FPGA-Hardware (Field Programmable Gate Array) zur Plasmasteuerung im HBT-EP-Fusionsexperiment an der Columbia University verarbeitet haben. Ziel ist es, die Entwicklung der magnetohydrodynamischen (MHD) Instabilität zu verfolgen und Steuerungsanfragen in Echtzeit zu generieren. Um dies zu ermöglichen, implementierte das Team ein CNN-Modell (konvolutionales neuronales Netz) auf dem im Framegrabber integrierten FPGA, sodass eine Trigger-zu-Ausgangs-Latenz von 17,6 µs und ein Durchsatz von bis zu 120.000 fps erreicht werden konnte.