ARM 플랫폼의 부상

임베디드 ARM 컴퓨팅 플랫폼으로 전환되고 있는 산업용 머신 비전 애플리케이션

주요 농업 기계 생산 회사인 Pellenc는 자사 포도 수확기에 머신 비전 애플리케이션용 쿼드코어 ARM 프로세서를 사용합니다.

지난 10여년 동안 ARM 임베디드 컴퓨팅 플랫폼은 저렴한 비용, 소비 전력, 크기, 무게가 가장 중요시되는 스마트폰과 기타 애플리케이션에서 압도적인 지위를 차지하게 되었습니다.같은 기간 동안, Intel 아키텍처 기반의 PC 플랫폼은 프로세싱 파워 측면에서 실질적인 우세를 유지하면서, 대부분의 산업용 컴퓨팅 애플리케이션에서 지속적인 지배력을 확보했습니다.
하지만, 지난 몇 년 동안 ARM 프로세서의 아키텍처가 추가 코어 및 명령어와 더 빠른 파이프라인으로 크게 업그레이드되면서, 산업 벤치마크에서 Intel 및 AMD PC 프로세서와 어깨를 겨루며 경쟁하기 시작할 정도로 성능 한계가 높아졌습니다. 임베디드는 여전히 저렴한 비용과 낮은 소비 전력의 상징이지만, 더 이상 낮은 프로세싱 파워를 의미하지는 않게 되었습니다.
 
높은 수준의 컴퓨팅 파워가 필요한 머신 비전 등의 애플리케이션 개발자들은 이제 사상 최초로 ARM 임베디드 플랫폼을 진지하게 검토할 수 있게 되었고, 대부분의 경우 검토한 결과를 만족스럽게 생각합니다. 예를 들어, 무인 항공기(UAV)도 낮은 소비 전력과 적은 크기, 무게 때문에 개발자들이 ARM 프로세서를 눈여겨보는 분야 중 하나입니다. 지능형 교통 시스템(ITS) 또한 ARM 프로세서가 확실한 잠재적 이점을 제공하는 또 다른 분야입니다. 고속 요금 징수, 정지 신호 및 과속 단속 시스템은 흔히 전력망에서 떨어진 곳에 배치되므로, ARM 프로세서의 낮은 소비 전력이 매력적입니다. ARM 프로세서는 또한 낮은 무게와 소비 전력 덕분에 연비 절감 효과도 있으므로, 현세대 자동차에 비전 시스템을 확대하는 데 잠재적인 이점도 제공합니다. 물론, ARM 플랫폼의 저렴한 가격도 자동차 분야 OEM 업체에게 매력적인 요소입니다.
 
ARM 플랫폼으로 이전을 고려 중인 머신 비전 통합업체는 비전 애플리케이션에 잘 어울리는 시스템 온칩(SoC) 통합 형태의 광범위한 임베디드 ARM 프로세서를 선택할 수 있습니다. 그 예로, NVIDIA Jetson TX2 모듈, Gigabyte MP30-AR1, NVIDIA Jetson TK1 개발자 키트, NXP®/Freescale i.MX 6 컴퓨터 온 모듈(Apalis iMX6) 등이 있습니다. 일반적으로 ARM SoC는 ARM 중앙 처리 장치(CPU), 그래픽 처리 장치(GPU), 랜덤 액세스 메모리(RAM)와 더불어 Wi-Fi, USB, Bluetooth 등의 인터페이스 기술로 구성됩니다. OpenCV, OpenMV, SimpleCV, OpenCL 및 기타 다양한 ARM 기반의 비전 라이브러리가 있습니다. 임베디드 비전 애플리케이션을 활용하는 일반적인 방식은 ARM 기반 SoC와 메모리 및 저장장치를 PCI 익스프레스(PCIe) 고속 직렬 컴퓨터 확장 버스 표준과 PC/104 폼팩터로 제작된 컴퓨터 온 모듈(CoM)에 통합하는 것입니다. 이러한 방식을 채택하면 CoM과 PCIe PC/104 프레임 그래버를 서로 쌓아 올려 구축한 컴팩트하고 견고한 패키지에서 산업용 수준의 머신 비전 프로세싱 파워를 제공할 수 있습니다.

EURESYS COAXLINK 프레임 그래버

Euresys와 같은 프레임 그래버 개발업체는 현재 ARM 아키텍처를 지원합니다. 예를 들어, Euresys의 최신 프레임 그래버 시리즈인 Coaxlink 시리즈는 Linux용 AArch64 64비트 ARM 아키텍처를 지원합니다. Coaxlink 카드는 폭넓은 보급률과 전자기 간섭(EMI)에 대한 내성으로 인해 다수의 산업 분야에서 선호되는 표준 동축 케이블을 사용하는 CoaXPress 프레임 그래버입니다. 예를 들면, 동축 케이블은 자동차, 철도, 항공기 등의 차량 내부 용도로 표준 기술입니다. CoaXPress는 하나의 동축 케이블을 사용하여 최대 625 MB/s의 속도로 이미지를 전송할 수 있으며, 제어 데이터와 트리거를 동시에 전송하는 한편, 카메라에 최대 13W의 전력을 제공합니다. Euresys는 또한 Camera Link 인터페이스를 지원하는 Grablink 프레임 그래버에 대해 비공식/베타 지원도 제공합니다.

ARM 기반 농업 기계

임베디드 비전으로 전환한 선구자 중 하나로 포도 재배, 수확, 포도주 양조장, 과일 재배 장비 등 농업 기계의 주요 생산업체인 Pellenc Group이 있습니다. 이 회사의 제품 중 하나는 머신 비전을 사용하여 포도를 분류하고 식물 쓰레기, 이물질 또는 미숙성 과실과 같은 불필요한 요소를 제거합니다. 이 회사는 이러한 적용 사례와 더불어 자사 기계를 제어하는 데 사용되는 다른 컴퓨팅 시스템도 PC에서 ARM 플랫폼으로 전환하는 중입니다. Pellenc는 포도 수확기 및 기타 제품에 ARM 프로세서를 사용하고 있으며, 포도 분류기에 사용할 목적으로 쿼드코어 ARM 프로세서와 e2v 컬러 라인 스캔 카메라, Euresys Grablink 프레임 그래버를 평가하고 있습니다.
 
"우리는 전체 제품군에 걸쳐 컴퓨팅 하드웨어에서 50%의 비용 절감을 달성하고 있으며, 이를 통해 고객에게 추가적인 특징과 장점을 제공할 수 있을 것입니다"라고 Pellenc의 연구 개발 매니저 Cyril Berger가 말합니다. "또한, 전체 제품군을 ARM 기반 컴퓨터로 표준화하면 소프트웨어 개발 비용도 절감됩니다."
 
러시아 상트페테르부르크의 ViTec Co. Ltd.는 임베디드 비전 애플리케이션을 주도하고 있는 또 다른 머신 비전 시스템 통합업체입니다. 예를 들어, 이 회사는 현재 훨씬 더 강력하고 해상도가 높은 Basler beat 12메가픽셀 고속 카메라를 사용한다는 점에서 일반 소비자용 액션 카메라와 차별화되는 웨어러블 머신 비전 시스템을 개발하고 있습니다. 이 카메라는 GPU 코어 256개와 멀티코어 64비트 CPU로 구성된 Nvidia Tegra X1 모바일 프로세서 기반의 임베디드 컴퓨터에 장착된 Euresys Grablink PCIe 프레임 그래버에 연결됩니다.
 "ARM 플랫폼이 제공하는 낮은 소비 전력, 작은 크기, 낮은 중량은 모두 이 웨어러블 솔루션에서 핵심적인 요소입니다"라고 ViTec Co. Ltd.의 CEO Maxim Sorova가 말합니다. "Euresys가 제공하는 Linux용 ARM 아키텍처의 Linux 기반 드라이버 지원은 당사가 고객의 타임라인 및 성능 벤치마크를 충족하는 데 매우 커다란 도움이 되었습니다."

결론

예를 들어, 이미지 처리 통합기인 Nvidia Jetson TK1 모듈을 비롯하여 광범위한 임베디드 ARM 프로세서가 공급되고 있습니다. 아직까지는 연산 집약도가 높은 최상위급 이미지 처리 분야에서 PC 플랫폼이 우세하지만, 임베디드 ARM 비전 시스템도 소비 전력, 크기, 무게, 시스템 비용 측면에서 장점을 유지하면서 PC 플랫폼에 필적하거나 경우에 따라 능가하기도 하는 수준으로 프로세싱 파워가 강화되었습니다. 비전 주변기기 개발업체들은 자사 제품이 ARM 아키텍처를 지원하도록 하는 드라이버와 기술 지원을 제공하면서 임베디드 ARM 비전 개발을 지원하는 방향으로 빠르게 움직이고 있습니다. Euresys는 고객들이 현재 적용 분야에서 상당한 절감을 실현하는 동시에 머신 비전을 광범위한 새로운 분야로 진출할 수 있도록 만들어주는 임베디드 ARM 컴퓨팅에 지속적으로 투자할 것입니다.

Euresys ARM 기사 - 2017년 9월