ABS Gesellschaft für Automatisierung, Bildverarbeitung und Software mbH

Die Mikroskopiekamera UK39395 ist eine an die Aufgabenstellungen in der industriellen und wissenschaftlichen Bildverarbeitung angepasste hochauflösende CMOS-Kamera.. Sie gehört zu einer Familie von CMOS-Kameras der ABS GmbH, die mit verschiedenen Ausstattungsmerkmalen für mannigfaltige Anwendungsgebiete erhältlich sind. Typische Einsatzgebiete für die hoch lichtempfindliche Kamera sind unter anderem die hochauflösende Mikroskopie und Messtechnik sowie die Anwendung als hochwertige Überwachungs- und Dokumentationskamera. Die hohe Bildwiederholrate ermöglicht zusammen mit der exzellenten Bildqualität (insbesondere Auflösung) ein angenehmes Arbeiten beim Mikroskopieren. Durch die Verwendung eines Sensors in Pregius™- und Exmor™-CMOS-Technologie werden auch unter ungünstigen Lichtbedingungen beste Signal-Rausch-Verhältnisse erzielt. Die Thermostabilisierung des Bildsensors mittels TEC ermöglicht ausgesprochen rauscharme Aufnahmen in Verbindung mit höchster Empfindlichkeit und bester Bildqualität. Durch die Verwendung des USB3.1-Standards, benötigt die Kamera keine zusätzliche Stromversorgung. Die aktive Kühlung mit speziell angepasster Gehäusekonstruktion ermöglicht einen effektiven, dauerhaft gekühlten Betrieb ohne Verwendung eines zusätzlichen Lüfters. Optional kann die Kamera auch mit optoentkoppelten, digitalen Aus- und Eingängen geliefert werden, welche den Einsatz der Kamera auch in industriell rauen Umgebungen erlauben. Die schnelle USB3.1-Schnittstelle der Kamera erlaubt die Übertragung von unkomprimierten Livebildern bei voller 12 Megapixel-Sensorauflösung mit maximal 31 Bildern pro Sekunde. Durch den Betrieb in spezifischen Binning-Modi, kann die Kamera bei reduzierter lateraler Auflösung mit einer höheren Bildrate und gesteigerten Empfindlichkeit betrieben werden.

Einsatzmöglichkeiten
- Anwendungen mit ungünstigen Lichtverhältnissen
- lichtempfindliche Mikroskop- oder Messtechnikkamera
- Hellfeld- und Dunkelfeld-, Fluoreszenzmikroskopie
- Anwendungen mit extrem niedrigen Ausleserauschen
- Langzeitbelichtung, Low-Light-Anwendungen
- Wissenschaftliche Bildgebung und Labortechnik
- autonom arbeitender intelligenter optischer Sensor
- Anspruchsvolle Industrieanwendungen

Die Laserscanner aus der 3D-Scannerfamilie der ABS sind an die Anforderungen der automatisierten industriellen 100%-Prüfung angepasste Linienscanner. Das Portfolio der ABS reicht vom kleinsten Scanner MH05 mit 5 mm bis zum MH880 mit 879 mm Höhenmessbereich.
Die Messsysteme erlauben unter anderem berührungsfreie Höhen-, Längen- und Biegewinkelmessungen, Spaltanalysen, Durchmesserprüfungen sowie Positionsbestimmungen, Lageprüfungen und Profilvergleiche. Die Scanrate kann durch Verwendung entsprechender AOIs auf bis zu 14.000 Hz erhöht werden.

Der hohe Dynamikbereich der Messsysteme erlaubt robuste Höhenmessungen im Mikrometerbereich mit hoher Wiederholgenauigkeit auch bei schwierigen Lichtverhältnissen und optisch anspruchsvollen Oberflächenbeschaffenheiten. Mittels eines Encodereingangs können präzise Positionsbestimmungen sowie Abstands- und Lageprüfungen im Sinne einer OK/NOK-Analyse oder einer anschließenden, softwareseitigen Auswertung erfolgen.

Einsatzmöglichkeiten
• Automatisierte 100%-Prüfung
• Profilmessung, Konturerkennung, 3D-Scanning
• Oberflächen-, Winkel- und Längenvermessung
• Schichtdickenmessung, Positionsbestimmung
• Qualitätssicherung, Inline-Messungen
• Master-Slave-Konfiguration für Multi-Scanner-Betrieb
• Lageprüfung, Abstandsmessung
• Positionsbestimmung, Volumenmessung
• Maschinensteuerung

Die DKGPU_01 ist das erste Modell einer Serie von speziell konfigurierten GPU-basierten Smart Kameras der ABS GmbH. Es handelt sich dabei um ein off-the-shelf Kamerakonzept mit offener Programmier-Infrastruktur zur wirtschaftlichen Umsetzung sowohl üblicher als auch komplexer Bildverarbeitungslösungen direkt in der Hardware! Basierend auf der vorhandenen optimierten Gehäusekonstruktion, bietet die ABS auch konstruktive Anpassungen und die Herstellung der Trägerboards an.

Einsparung von Entwicklungsaufwand durch die Verwendung neuronaler Netzwerke, künstlicher Intelligenz sowie bestehender Bibliotheken, um maschinelles Lernen, Bildverarbeitungsaufgaben und intelligente Steuerung mit kurzem time-to-market umzusetzen - klassische Bildverarbeitung ist in der Hardware ohne PC realisierbar.

Weitere Informationen zum TX2-Modul
- TX2-Standardmodul und industrietaugliche Variante TX2i.
- Die CUDA-Bibliothek nutzt die 256 vorhandenen Grafikprozessoren

(GPUs) im TX2-Modul: Beschleunigung von anspruchsvollen Algorithmen durch Nutzung der CUDA-Bibliothek.
- Weiterentwicklungsstufe der embedded-Module von NVIDIA:

Plattform Jetson AGX Xavier mit höherem Leistungsumfang.

Weitere SW-Pakete / Einbindbarkeit in NVIDIA-TX2-SDK
- TensorRT, cuDNN → Deep Learning
- VisionWorks, OpenCV → Computer Vision
- Vulkan, OpenGL → Graphics
- libargus, Video API → Media
- HALCON → Deep Learning-Technologien
- ISAAC-Plattform mit SDK → Robotikanwendungen
- Spezial-Softwaredevelopmentkit „Deepstream SDK“

Anwendungsbereiche / Einsatzmöglichkeiten
- Automobilindustrie, Robotikanwendungen, Produktion
- Konstruktion, Landwirtschaft, Sicherheit und Inspektion
- Intelligentes Parken, intelligente Verkehrssysteme,
- Zugangskontrolle, Logistik, Analyse im Einzelhandel,
- Sozialbereich, autonome UAV u.a.

Bildsensoren / Optik
Die Kamera ist mit einer Vielzahl von weltweit verfügbaren
MIPI-Bildsensormodulen ausstattbar. Die Anbindung verschiedenster
Bildsensoren bzw. Sensormodule ist auf Kundenwunsch
möglich.
Die MIPI-Bildsensormodule sind mit Objektiven der Anschlussstandards
C-Mount, CS-Mount sowie M12 kombinierbar.

Treiber / Integration
Die ABS GmbH bietet die Entwicklung spezieller kundenwunschbezogener
Treiber an. Die Integration von modernen Sony-Bildsensoren mit
SLVS-EC-Interface ist vorbereitet.

Das hochwertige 3 Megapixel-HDTV-Spezialkamerasystem KK101 vereint einen weiten Arbeitstemperaturbereich (ΔT=180 K) mit hoher Schutzklasse (IP67), einfacher Integration und Bedienung sowie hoher Bildqualität und modernste Bildverbesserungsmöglichkeiten.

Die Bildausgabe der Kamera erfolgt entweder direkt per HD-SDI an einen digitalen Monitor oder an einen PC per Framegrabberkarte. Gesteuert wird das System über USB2.0. Standardmäßig wird das Livebild im FullHD-Format 1920 x 1080p ausgegeben.

Weitere Formate sind auswählbar (wie z. B. 720p).

Durch die speziell abgestimmte Kühlung mittels Druckluftanschluss und die integrierte Heizung, kann das Kamerasystem in Umgebungen mit sowohl hohen als auch niedrigen Temperaturen eingesetzt werden. Insbesondere sind auch dynamische Prozesse im Sinne einer Temperaturwechselbeständigkeit abbildbar (typ. 2 K/min). Eine geregelte Dünnschichtscheibenheizung verhindert ein Beschlagen (Kondensation), Betauen und Vereisen des optischen Weges bei kritischen Temperaturveränderungen.

Typische Anwendungen des robusten, wettergeschützten und lichtempfindlichen Kamerasystems sind unter anderem die hochauflösende Überwachung von Produktions-, Trocknungs- und Fertigungsprozessen in anspruchsvollen Temperaturumgebungen sowie die Prozessdokumentation bei Prüfzyklen und Belastungstests unter extremen bzw. wechselnden Umgebungsbedingungen.

Das System wird mit einer eigenen Bediensoftware (u. a. mit zeitgesteuerter/ sequentieller Aufnahme), speziellen Anschlussschläuchen mit kundenspezifisch konfektionierter Wanddurchführung sowie eigenem Netzteil, Kabelsatz, E-Box und Framegrabber-Einsteckkarte ausgeliefert.

Einsatzmöglichkeiten
- Klimakammer, Klimaschrank, Klimaraum
- Kühl- und Entfeuchtungskammern, Trocknungsanlagen
- Produktions- und Prozessüberwachung
- Biotechnologie, Lebensmittel- und Verpackungsindustrie
- Witterungsbeständige, kälte-/hitzeresistente Überwachung
- Ereignisgetriggerte Hardwarereaktion (Bildverarbeitung)
- Monitoring von Schwingungsprüfzyklen in Klimakammern
mit Kombination von Stroboskopbeleuchtung und Kamera
- Okularbeobachtung (z. B. Prüfung von Zielfernrohren)

Die Konzeption basiert auf einem Board mit zwei FPGAs ECP3-150 und einem LFXP2 als programmierbarer Controller-Baustein. Beide Schaltkreise sind von Lattice™. Das Board ist um bis zu vier FPGA-Aufsteckmodule (auf Basis ECP3-150) erweiterbar. Alternativ können FPGA-10-G-Ethernet-

Module auf dem Board eingesetzt werden. Die Aufsteckmodule sind über hochbitratige SerDes-Einheiten mit den unmittelbar benachbarten FPGAs verknüpft. Zur Datenübertragung in die Systemumgebung sind bis zu 8 verschiedene oder gleichartige 4 × 32 Bit-Module, vorzugsweise als Video-Schnittstellen, an der Frontseite des Boards aufsteckbar. Über ein spezielles Bussystem kann die Kommunikation mit einem PPC1 (als Stapel) erfolgen. Mit Hilfe von UART, SPI und USB2.0 wird die Kommunikation und Ansteuerung des Boards realisiert.

Parameter:

• Bis zu 6 FPGAs ECP3-150
• SerDes-Interface-Kopplung mit je 4 × 3,125 Gbit/s (>1000 MByte/s, kontinuierliche  Datentransferrate)
• Bis zu 6 × 51,2 Gbit/s Speicherbandbreite und 6 × 64 GMAC/s Verarbeitungsleistung
• 24 FPGA-zu-FPGA-Ports mit je 12,5 Gbit/s (voll-duplex) möglich
• Schnittstellen:
• PCIe, SerDes, 10GigE, XAUI, HD-SDI (auf 4 parallelen Kanälen), DVI, LVDS ...
• UART, SPI, USB2.0
• Programmierbarer Board-Systemtakt
• Pro FPGA je 8 Gbit DDR3-RAM als externer Arbeitsspeicher (auch mit 16 Gbit verfügbar)
• FPGAs im laufenden Betrieb über einen speziellen Bus innerhalb von 200 ms

rekonfigurierbar:

• LFXP2 als Controller-FPGA

Zielanwendungen:

• Bildverarbeitung/-verbesserung in Echtzeit bei hohen Bild- und Datenraten
• Radarsignalverarbeitung
• Echtzeit-Bildentzerrung
• Bildfusion in Multi-Image-Sensorsystemen
• Für datenintensive Anwendungen in Industrie, Medizin, Forschung, Aufklärung und Überwachung

Optionen:

• Andere Video-Schnittstellen als Aufsteckmodul auf Anfrage
• Kopplung zweier Multi-FPGA-Boards zur Kommunikation über diverse Schnittstellen möglich (derzeit wird SPI unterstützt)
• Hochbitratige Anbindung einer der PCIe-Schnittstellen des Systems an PC über PCIe-Einsteckkarte (4er-Lane erforderlich)