利用(尖端)边缘图像处理对超高速过程实施基于图像的控制。
一组来自哥伦比亚大学、德雷塞尔大学、费米实验室和理海大学的研究人员借助 Euresys 采集卡及其 CustomLogic 功能,在基于相机的高速托卡马克等离子体控制回路中极大缩短了信号采集与控制指令之间的时间,开发出聚变能源的新功能。
在“Vision-in-the-Loop”的另外一个例子中,等离子体控制要求达到前所未有的速度,才能实现异常复杂的控制逻辑。
应用
托卡马克是一种利用磁场将高温等离子体约束成甜甜圈形状(科学家称之为环)的机器。聚变能源科学家认为,对于未来的聚变发电厂而言,托卡马克目前是主流的等离子体约束概念之一。
磁约束聚变装置中的主动反馈控制可以减轻等离子体的不稳定性,实现稳健可靠、高性能的运行。光学高速相机提供强大的非侵入式诊断功能,因而适合这些应用。
在相关论文中,研究小组描述了在哥伦比亚大学的 HBT-EP 聚变实验中,他们如何利用现场可编程门阵列 (FPGA) 硬件,以超过 100,000 fps 的速率快速处理相机数据,来实施等离子体控制。其目的在于跟踪磁流体动力学 (MHD) 不稳定性的演变,并实时生成控制请求。为此,研究小组在采集卡内置的 FPGA 中采用卷积神经网络 (CNN) 模型,实现了 17.6 µs 的触发–输出延迟和高达 120,000 fps 的吞吐量。