Framos forciert Embedded Vision
Bildsensormodule als Kern von Embedded-Vision-Systemen
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Eine beschleunigte Produktentwicklung
Phase 1 - Proof of Concept: Eine Produktentwicklung besteht im Wesentlichen aus fünf Phasen. Phase 1 ist der Proof of Concept. Hier wird die Produktidee geprüft, um herauszufinden, ob sie für das geplante Endprodukt taugt. Außer der Funktion des Gesamtkonzepts stellen die Entwickler damit sicher, dass die ausgewählten Komponenten für das System geeignet sind. Aus Sicht des Bildverarbeitungs-Subsystems bedeutet dies, die Bilddatenerfassung mit der nötigen Qualität und Geschwindigkeit sicherzustellen sowie die Bilddaten im Prozessor nutzbar zu machen und anforderungsgerecht zu verarbeiten, um die Ergebnisse zeitgerecht zu liefern. »In dieser Phase helfen den Entwicklern Sensormodule, um aus einer Reihe von Sensoren und Processing-Plattformen eine schnelle und kompromisslose Lösung zu finden«, verdeutlicht André Brela. »Mit einsatzfertigen Sensormodulen entfällt der zeitaufwändige Entwurf und das Prototyping einer eigenen Sensorplatine.«
»Es ist wie der Kauf eines Bausatzes und seine Inbetriebnahme«, ergänzt Chris Baldwin, Technical Service Manager bei Framos. »Entwickler können etwa fünf Module, ein paar Adapterkarten und einen Prozessor kaufen, um zu sehen, welche Kombination am besten passt. Sie können nicht nur aus verschiedenen Optionen wählen, sondern auch verschiedene Sensoren und Prozessoren gleichzeitig testen.« Generell ist es möglich, zwei Systeme mit unterschiedlichen Processing-Levels auf derselben Basisplattform parallel zu entwickeln. Die Sensormodule lassen sich dabei auch als Evaluation-Kits verwenden. Software-Entwickler können mit einem kompletten Kit arbeiten und mit der Entwicklung der Applikation beginnen, während das Hardware-Team parallel am endgültigen Hardware-Design arbeitet.
Aus technischer Sicht können Entwickler die Sensormodule nutzen, um Zugang zu den kompletten Rohbilddaten zu bekommen und das gesamte System auf ihre individuellen Anforderungen auszulegen. Dadurch eignen sich Sensormodule besser für Validierung und Test als komplexe Kameramodule. Durch die hohe Variantenvielfalt können Entwickler mehrere Versionen, mehrere Preisniveaus sowie verschiedene Produktoptionen bewerten; erste Bilder sind in wenigen Minuten verfügbar. Sie können Open-Source-Software wie Linux oder Open CV nutzen.
Phase 2 – Prototyping: In der zweiten Phase, dem Prototyping, machen Sensormodule aus der Evaluierungs-Plattform einen Testaufbau, der als Arbeitsreferenz beim Debugging neuer Hard- und Software hilft. Die Prototypen müssen als erste Muster des Endprodukts über alle erforderlichen Funktionen verfügen, einschließlich aller ISPs/FPGAs und/oder Mikrocontroller, die die endgültige Software ausführen.
»Weil die Sensormodule mit bewährter Hardware ausgestattet sind, lässt sich die Frage ‚Ist es ein Hardware- oder Software-Fehler?‘ leicht beantworten«, stellt André Brela fest. »Das Ausprobieren verschiedener Kombinationen von Sensor- und Processing-Boards ist so einfach wie das Zusammenklicken der Boards, so dass die Auswahl der Sensoren nicht mehr die Entwicklung dominiert. Um das Design sicher zu validieren, ist es nicht mehr nötig, mehrere Prototyp-Boards zu bauen. Mit der Nutzung eines schon vorhandenen Designs für die Prototypen und das Endprodukt entfallen bisher erforderliche Anpassungen, um Fehler im Originalbauteil zu korrigieren.«
Phase 3 – Pilotproduktion: Nach erfolgreichem Abschluss des Prototyping beginnt die dritte Phase, die Pilotproduktion. »Auch in dieser Phase eröffnen Sensormodule wieder die Chance, sich auf standardisierte modulare Hardware zu verlassen«, sagt Chris Baldwin. »Mit Hilfe von Sensormodulen können die Fertigungsingenieure sicherstellen, dass es bei den ersten Produktchargen keine Probleme mit der Auftragsfertigung gibt. Unternehmen ermöglicht dies eine schnelle Reaktion auf spontane Anforderungen des Vertriebs oder eine rasche Erstellung verschiedener Modelle für unterschiedliche Zielgruppen.«
Phase 4 – Serienproduktion: Die Serienproduktion ist Phase 4 und profitiert von Sensormodulen durch geringere Stückkosten und einen besseren Cashflow. »Kunden mit kleineren Stückzahlen unter 10.000 können geringere Einkaufspreise erzielen, weil die Module in großer Zahl und damit kostengünstig hergestellt werden, und sparen zugleich Kosten durch einfachere Herstellungsprozesse und Wareneingangskontrollen« legt Chris Baldwin dar. »Sensormodule zu verwenden, die abrufbereit bei einem Lieferanten im Regal liegen, verringert die nötige Lagerhaltung von Komponenten und bietet zugleich Schutz vor Überbeständen.«
Die Serienproduktion ist der denkbar schlechteste Zeitpunkt für etwaige Qualitätsprobleme. Unternehmen, die von der Fertigung geringer Stückzahlen zur Großserienfertigung übergehen, sehen sich oft mit unerwarteten Problemen konfrontiert, etwa wenn sie den Auftragsfertiger wechseln. »Sensormodule bieten einen kostengünstigen Ansatz, um diese Probleme zu entschärfen«, betont Chris Baldwin. »Gleichzeitig können sie die Stückkosten zum Volumen skalieren und die Auswirkungen überraschender Änderungen innerhalb der Lieferkette reduzieren.«
Phase 5 - Einfaches Update zur nächsten Generation: Die Vorteile von Sensormodulen enden nicht, wenn das Produkt entwickelt und auf den Markt gebracht ist. In Phase fünf geht es um Innovation und einen schnellen Weg, um die nächste Produktgeneration auf den Markt zu bringen. Neue Komponenten wie etwa Sensoren oder Prozessoren lassen sich über die austauschbaren Sensormodule schnell in bestehende Produkte einfügen, die dies nativ unterstützen. Die Entwickler können sofort sehen, wie es funktioniert. »Der modulare Aufbau der Embedded-Vision-Produktreihe von Framos ermöglicht inkrementelle Technologieschritte, weil die Basisplattform einen einfachen Austausch von Sensoren und Prozessoren ermöglicht«, sagt Chris Baldwin.
- Bildsensormodule als Kern von Embedded-Vision-Systemen
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