Side 26

KOMPONENTER/VISION Embeddede vision-systemer til den virkelige verdens applikationer Visuelle inputs er uden tvivl den bedste kilde til sensorinformation. Branchen har i årtier forsøgt at bruge billedteknologierne med udvikling af algoritmer, som skulle få maskiner til at kunne ”se”. De nyeste kommercielle machine-vision systemer har gjort analyse af hurtigt bevægelige objekter og fejldetektering i produkter til egentlig AI – kunstig intelligens – hvilket er hjulpet af fremskridt inden for sensorer, algoritmer og indlæringsevnen i maskinerne Af Michaël Uyttersprot, teknisk marketingchef, Avnet Silica Dagens kombination af embeddede systemer og computer-vision har ført til nye, embeddede systemer, der er blevet stadigt bedre til at fungere under varierende lysforhold, HD-billedbehandling eller high-end applikationer understøttet af processorer udviklet specielt til formålet. Et stadigt større antal produkter med visuelle inputs er på vej inden for alle slags markeder lige fra forbrugerformål over automotive, industrielle og healthcare-applikationer til markedet for hjemmeautomationsprodukter. IoT åbner døren for milliarder af nye forbundne applikationer – herunder de visuelle. Målet med IoT er at bibringe intelligens til tilgængelighed for produkter overalt i verden. ”Intelligens” betyder som regel, at elektronikken forenkler vores liv som gennem genkendelse af ansigter i adgangskontrolsystemer, der automatisk lukker godkendte folk ind – hvilket bare er en enkelt blandt mange visionapplikationer. Generelt er apparater mere værdifulde, hvis de kan interagere med den fysiske verden, og visuelle inputs er især et plus. De opsnapper en mængde information fra det omgivende miljø. Robotter har fra starten været baseret på vision og billedsensorer. Vision hjælper robotter til at styre deres motorer, så output for et system bliver højeffektivt. Desuden har den seneste udvikling inden for AI gennem de såkaldte convolutional neurale netværk (CNN) og lignende teknologier givet maskinerne mulighed for at lære af deres fejl via de intelligente visionsystemer og processorer, der løbende gør algoritmerne i stand til at genkende stadigt mere forvrængede billeder. Udfordringerne Embedded vision kan give værdi til alle elektronikmarkeder gennem forbedringer af både hardware- og software. Der ligger dog mange udfordringer på tværs af alle dele af CCD/CMOS Image sensor or Camera module CCD/CMOS Image sensor or Camera module Audio Single or multi-camera input Processing: CPU GPU DSP FPGA Compression: MJPEG H.264 Other sensors: Thermal imaging Sonar Ultrasonic 3D imaging (laser, stereo, fringe protection) Power Supply Batteries Typisk high-level embedded vision-system. et system i udviklingen af embedded vision. Rå billeddata skal uanset kvalitet – video eller stillbilleder – fortsat optimeres og behandles. En dårlig linse vil påvirke hele billedbehandlingen. Og datamængderne kan være enorme, især inden for højop- løst video og real-time billedbehandling. Mange high-end vision-applikationer kræver parallelle processorsystemer eller dedikeret hardware som GPU’er, DSP’er, FPGA’er eller coprocessorer. Men de embeddede vision-systemer er ofte begrænsede i forhold til Algorithms for: Detection Recognition Learning Bridge: MIPI to USB 3.x . Security Memory & Storage DRAM FLASH SD-Card Machine Vision GigEVision (GEV) USB3Vision (U3V) CoaXPress (CP) Security, IoT, . Ethernet Wi-Fi 3G/4G pris, størrelse og forbrug. En high-end processor-engine kan have den fornødne ydelse, men den kan omvendt være for dyr eller for effektforslugen til en given applikation. Embedded vision er designet til at fungere i den virkelige verdens betingelser, som konstant ændrer sig i forhold til lys, bevægelse og orientering. Brugen af specialiserede vision-algoritmer til styring af data er nøglen til et godt resultat under disse forhold. Hvis under dårligt lys, så medfører en bedre billedkvalitet, et lavere forbrug og lavere pris, at CMOS-sensorerne anvendes langt bredere end CCD. CMOS-teknologien udvikles også hele tiden med reduktioner i pixel-størrelsen og en bedre opløsning med den tilhørende nødvendige højere hastighed af interconnects og båndbredde. Dertil kommer, at formfaktorerne hele tiden bliver mindre, så dobbeltkameraløsninger og stereo-vision ” Rå billeddata skal uanset kvalitet – video eller stillbilleder – fortsat optimeres og behandles man kun bruger simulering, vil applikationen sjældent virke, hvorfor tidskrævende tests i den virkelige verden er påkrævet. Det gælder især inden for de automotive-, sikkerhedsog robotapplikationerne. Embeddede vision-systemer omfatter et bredt udsnit af komponenter, og der er mange forskellige måder at integrere dem på, men primært inkluderer de billedbehandlings- og computervision-teknologier. I systemets input er CMOS og CCD (charge-coupled device) de to førende teknologier til billedfangst. CCD giver den højeste overordnede kvalitet, men forbedringerne inden for CMOS-billedteknologi gør forskellene mindre. Ud over evnen til at ”se” billeder kan hjælpe til at kompensere for forvrængning, detektere dybde, forbedre dynamikområdet og øge skarpheden af billederne. Valget af processor afhænger af behov som real-time ydelse, forbrug, billedpræcision og kompleksitet i algoritmerne. Der er sket løbende forbedringer inden for processorkraft og vision-algoritmer med en stigende grad af integration af simultane lokaliserings- og mapping-funktioner (SLAM) til automotive-, robot- og drone-formål. Lokal memory-lagring er også påkrævet til lagring og sammenligning af data til fremtidig analyse. Lagring af delelementer eller hele billeder kan ske i såvel volatile- og non-volatile memory-typer. 26 nr. 15 | December 2017

Side 27

KOMPONENTER/VISION Embedded Vision Solutions Hardware Drivers Computer Vision Hardware platform including: • Camera modules with fine-tuned lens and connector • Processing • Memory • Logic for connectivity, power, . Embeddede vision-løsninger. Optimized driver for camera modules used on the Embedded Vision Solutions Algorithms for: • Object detecion • Facial recognition • Learning Specialiserede vision-algoritmer er også vigtige elementer i systemet, eksempelvis til styring af video-inputs eller forbedring af videoen til specifikke behov som farveforbedring eller detektering af objekter. Siden introduktionen for flere år siden har udviklings- og implementeringsalgoritmerne i OpenCV open-source biblioteket til computervision ændret sig kolossalt. OpenCV inkluderer programkode, inklusive C/C++ funktioner- centreret om visionbaserede applikationer, hvad der gør det lettere at portere og køre algoritmer på embeddede processorer. Mange 3-parts firmaer leverer visionog videobehandlingsløsninger baseret på OpenCV eller lignende biblioteker eller frameworks til et utal af applikationer. Halvlederproducenterne har typisk også vision-biblioteker, der forbedrer deres udbud af embeddede vision-behandlingssystemer. Et stadigt mere vigtigt element – især inden for IoT – er konnektiviteten, fortrådet som trådløs, afhængigt af applikationen og dens krav. Det leder også opmærksom- heden hen på den anvendte software, der kører analysealgoritmerne på cloudbaserede servere. Det er selvfølgelig vigtigt at vælge de rigtige komponenter til både system og applikationer, hvorefter man kan fintune alle dele af hardware, software og algoritmer. Det er ikke altid let, for kompleksiteten i embedded vision kræver absolut professionelle værktøjer, så man kan mindske udviklingsomkostninger, tid og risici, og de embeddede visionprojekter kan bringes hurtigt og effektivt på markedet. I Navne/Firmanyt Customer Application Software Software environment includung: • Programming tools • API (Application Programming Interface) • Embedded Vision libaries • Example applications Komplette løsninger Avnet Silica har i mange år hjulpet kunderne med udviklingen af embeddede visionapplikationer. Virksomheden tilbyder stort set alle komponenterne til et komplet embedded vision-system, inklusive optimeret hardware og software, drivere og applikationer. Biblioteket af tilgængelige blokke spænder fra billedsensorer og kameramoduler i input over dedikeret hardware som processorer og memory til effektkomponenter til eksempelvis forsyning af de kritiske dele af applikationen. Alle disse blokke og komponenter bliver desuden parret med software, udviklingsværktøjer, kamera-drivere, referencedesigns samt omfattende knowhow inden for billedbehandlingssoftware og -algoritmer. Ud over at hjælpe kunder med udvikling af fuldt kundespecifikke løsninger til deres egne embeddede vision-platforme og -produkter har Avnet Silica også udviklet en lang række kommercielt tilgængelige og avancerede off-the-shelf kameraløsninger. Et eksempel er det embeddede Picozed vision-kit, der bruger det yderst fleksible PicoZed system-onmodule (SoM), der igen er baseret på Xilinx’ Zynq-7000 programmerbare system-on-chip (SoC). PicoZed-kittet er ideelt til machine-vision-applikationer og inkluderer al hardware, software og IP, der er nødvendig til udvikling af kundespecifikke videoapplikationer. Kittet supporterer reVISION, der er en rekonfigurerbar accelerationsstack optimeret til computervision og vision-guidede machine-learning applikationer. Picozed embedded vision-kit. Stack’en inkluderer ressourcer til platform, algoritmer og applikationsudvikling, har hardwareaccelereret OpenCV-funktioner samt support af de mest populære neurale netværk. Et andet eksempel er Avnet Silica STM32F7 kameraudviklingskittet. Det er prisbilligt og Mbed-enablet med et lavt forbrug, USB-interfacing, en 4,3” kapacitiv farve-touchskærm samt al den nødvendige hardware og software til hurtig udvikling af embedded vision til IoT, hjemmeautomation og lignende videoapplikationer. Et helt tredje kit er low-power Kinetis-kittet baseret på NXP’s Kinetis K82F Co r te x- M 4 - m i k r o co nt r o l l e r. Det inkluderer et miniature VGA-kameramodul med en flexkonnektor, en 90° horisontal-synsvinkellinse og et IR-filter, og kittet kan opfange stillbilleder eller streame realtime video i low-resolution. Cobots holder produktionen hjemme i Danmark En rapport fra Boston Consulting Group viser, at ”antallet af topledere, der siger, at deres virksomhed flytter produktionen hjem igen, er steget med ni procent siden 2014 og med hele 250 procent siden 2012. Det vidner om, at de virksomheder, der har overvejet at flytte produktionen hjem i løbet af de sidste tre år, har sat handling bag ordene.” Med hastigt stigende lønomkostninger i traditionelle lavprislande som Kina oplever producenterne nu en udhuling af de økonomiske fordele ved oversøisk fremstilling. Når producenterne indser, at udflytning typisk også indebærer kompliceret logistik, ekstra forsendelsestid og vanskeligheder med at reagere hurtigt på ændrede kundekrav, giver det god mening at være på udkig efter nye måder at mindske produktionsomkostningerne og øge produktiviteten. Trelleborg Sealing Solutions – en del af Trelleborgkoncernen – har brugt adskillige år på at forske i forskellige måder at optimere produktionen på for at imødekomme efterspørgslen. De var ikke interesseret i at flytte produktionen ud til en af Trelleborgs egne fabrikker i lavtlønslandene, fordi kundernes krav om hurtigere og mere fleksibel levering ikke ville kunne indfris med en sådan løsning. I stedet fandt Trelleborg Sealing Solutions en løsning ved hjælp af samarbejdende robotter – cobotter – fra Universal Robots. De fleksible cobots har været en del af arbejdsstyrken på Trelleborg Sealing Solutions siden 2012. Samarbejdende robotter optimerer ikke bare produktionen. Stik imod hvad folk tror, har stigende automatisering også en positiv indvirkning på beskæftigelsen. Efter at virksomheden havde indført robotterne i produktionen, oplevede man så stor en ordretilgang, at Trelleborg Sealing Solutions måtte ansætte 50 nye medarbejdere. Trelleborg Sealing Solutions er ikke noget særtilfælde. Automatisering ved hjælp af rentabel, avanceret robotteknologi hjælper med omstillingen, i og med at virksomhederne kan fastholde konkurrencedygtigheden, samtidig med at produktionen holdes hjemme. Universal Robots blev grundlagt i 2005 med CTO, Esben Østergaard, som medstifter. Representative and Distributor of High Quality Electronic Components Communication – Industrial - Military Krystaller, Oscillatorer og Filtre i alle Frekvenser og Størrelser. Standard og Custom Design. Ring 46 75 63 22 JØRGENSEN & CO. 1946 ANNIVERSARY 2016 • VCXO’s Voltage Controlled Crystal Oscillators • CERAMIC’s Filters Standard and Custom design • CRYSTALS Custom, Standard, Clock • OCXO’s/EMXO Oven Controlled Crystal Oscillators •CD/FX FCXO’s Frequency Controlled Crystal Oscillators • SAW’s Surface Acoustic Wave Filters Force Technology og Alexandra Instituttet går sammen om Nordic IoT Centre For at udvikle succesfulde IoTprodukter og -systemer kræver det, at man anvender mange forskellige tekniske og forretningsmæssige kompetencer. De fleste danske virksomheder har ikke adgang til de nødvendige multidisciplinære kompetencer og kommer derfor hurtigt til kort i udviklingsprocessen. Alle disse kompetencer bliver nu samlet i Nordic IoT Centre til gavn for danske virksomheder. Flere analyser fastslår, at danske virksomheder i dag ikke udnytter potentialet, der ligger i digitale værktøjer som dataanalyse og IoT i så høj grad som førende europæiske lande. Derfor går de to institutter nu sammen om Nordic IoT Centre – en one-stop-shop, der hjælper virksomheder med at udnytte IoT-potentialet. I Nordic IoT Centre får virksomhederne adgang til omfattende viden, kompetencer og testfaciliteter til udvikling af succesfulde IoT-løsninger, der kan klare sig på verdensplan. For virksomhederne betyder det, at de kan komme hurtigere på markedet med deres IoT-løsninger, når de her får adgang til alle nødvendige multidisciplinære ressourcer på ét sted. Hvad enten virksomhederne søger hjælp til konceptudvikling, udvikling af trådløse produkter med kunstig intelligens, rådgivning om cyber-sikkerhed eller hjælp til produktgodkendelser, er der eksperthjælp at hente hos Nordic IoT Centre. Nordic IoT Centre råder desuden over mange testfaciliteter rundt om i Danmark, Norge og Sverige. Her kan virksomhederne få testet deres IoT-produkter og -systemer og dermed sikre, at IoT-løsningerne lever op til de internationale lovkrav og standarder, som giver markedsadgang. For mere information om Nordic IoT Centre kontakt: Martin Krogstrup, head of business development, product division, Force Technology, mkn@force.dk, tlf.: 43 25 17 05 Anders Kofod-Petersen, professor i kunstig intelligens, vicedirektør, Alexandra Instituttet, anders@alexandra.dk, tlf.: 41 15 12 48. • VCTCXO’s Voltage Controlled Crystal Oscillators • XO/PXO’s Precision, Standard and Programmable Crystal Oscillators • VCSO’s Voltage Controlled SAW Oscillators • MCF’s Monolithic Crystal Filters SAW Filters • TCXO’s Temperature Controlled Crystal Oscillators SMÅ OG STORE ANTAL “SKRAPPE SPECIFIKATIONER“? DELAENSKMPTAØRROKRNSGISKTMOØERSSSSTEE Radar – Mil – Automotive – GPS – WiMAX – Security – CDMA – DECT – Satellite Wireless – Mobile – Ground Terminal – Industrial – Wireline – Space – Defense – Medical Jørgensen & Co. A/S · Præstemarksvej 8 · 4000 Roskilde · www.h-jorgensen.dk nr. 15 | December 2017 27
    ...