Agregue rápidamente la visión artificial a su próxima aplicación con módulos de cámara fáciles de usar

La vista es, por mucho, el sentido más importante. De toda la información que utilizamos para llevar a cabo nuestras actividades diarias, alrededor del 80% proviene de nuestros ojos. Nuestra entrada visual se procesa increíblemente rápido. En 2014, neurocientíficos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) descubrieron que el cerebro puede formar una imagen completa a partir de algo que el ojo vio durante solo 13 milisegundos (ms).

Dada la importancia de la visión, no es de extrañar que muchos de nosotros queramos añadir sensores visuales a nuestras máquinas. Agregar visión artificial a un producto abre una avalancha de capacidades que serían difíciles o imposibles de implementar de otra manera. Algunos ejemplos son las máquinas de inspección en las líneas de montaje que pueden identificar defectos en las primeras fases de un proceso de fabricación o los robots de almacén que pueden comprobar las fechas de caducidad de los productos.

Lo difícil es imitar la visión estereoscópica y de alta definición del color del ojo humano. Afortunadamente, este alto rendimiento no es necesario para la mayoría de las aplicaciones industriales. Por ejemplo, supongamos que desea que una máquina compruebe un código de barras. En ese caso, su sensor no necesita un gran número de píxeles ni ver colores, la lente puede ser simple sin necesidad de un campo de visión amplio o profundo, y el sistema no tiene que procesar la información particularmente rápido. Esto le da la posibilidad de seleccionar entre una amplia gama de sistemas de visión comerciales económicos y fiables que se adaptan bien a la tarea.

Puede complementar el ojo humano eligiendo un sensor sensible a las longitudes de onda electromagnéticas por encima y por debajo del espectro visual. Por ejemplo, agregar capacidad de infrarrojos (IR) es relativamente simple y permite que una máquina vea lo que el ojo humano no puede.

Seleccionar un sensor activo es una cosa, pero su sistema de visión necesitará más, incluida una lente y un soporte, una conexión eléctrica desde el sensor hasta el procesador de la aplicación y la electrónica y el software de soporte para que todo funcione. Como resultado, puede llevar mucho tiempo y ser costoso combinar y probar varias alternativas de sensores y lentes, como una lente ultra gran angular para la captura de escenas amplias o una lente de uso general para configuraciones más tradicionales.

Compacto y perfectamente formado

STMicroelectronics ha facilitado el proceso de desarrollo con sus promódulos de cámara CAM-55G0/CAM-56G3/CAM-66GY. Los promódulos, diseñados exclusivamente para fines de desarrollo, comprenden el sensor de imagen, el soporte de lente, la lente y la conexión de cable plano flexible (FFC) plug-and-play (Figura 1). Una vez que complete el proceso de desarrollo, STMicroelectronics le aconseja que trabaje con ellos para obtener una solución comercial.

Figura 1: Los promódulos CAM-55G0/CAM-56G3/CAM-66GY constan de una lente, un soporte para la lente, una placa de sensor y un cable FFC. (Fuente de la imagen: STMicroelectronics)

Los promódulos son pequeños, con una huella de 5 o 6.5 milímetros cuadrados (mm²). Se basan en un sensor de imagen compacto y de baja potencia que mide 2.73 por 2.16 milímetros (mm) (Figura 2). El tamaño del sensor se adapta a dispositivos con limitaciones de tamaño, como gafas de realidad aumentada/realidad virtual (AR/VR) o dispositivos electrónicos personales, y funciona en el espectro visible y de infrarrojo cercano, ofreciendo una resolución de 644 por 604 píxeles (0.38 megapíxeles [MP]).

Figura 2: El sensor óptico en el corazón de los promódulos mide solo 2.73 por 2.16 mm. (Fuente de la imagen: STMicroelectronics)

Los promódulos utilizan MIPI Camera Serial Interface 2 (CSI-2), un protocolo de alta velocidad ampliamente adoptado para transmitir imágenes fijas y de vídeo desde los sensores a los procesadores de aplicaciones. Los sensores también cuentan con calibración automática de oscuridad, corrección de píxeles defectuosa y ganancias analógicas y digitales.

Visión artificial a través de una lente diferente

STMicroelectronics le ha facilitado la prueba de diferentes opciones de visión artificial. Hay disponibles varios diseños de referencia de promódulos, con varias lentes y configuraciones ópticas. Vienen con una lente enfocada, pegada y probada en un entorno de sala limpia, y están equipados con el mismo conector de circuito impreso flexible (FPC) a placa y clavijas. Esto permite una configuración rápida plug-and-play de un promódulo con una lente diferente utilizando las mismas herramientas de desarrollo y parámetros ópticos.

Hay dos opciones para el trabajo de desarrollo. Puede utilizar el kit USB STEVAL-EVK-U0I1 (Figura 3) y conectar una placa STEVAL-55G1MBI1 S-Board, que sostiene el conjunto de la cámara montada (Figura 4), o puede utilizar la placa STEVAL-CAM-M0I1 P-Board y conectarla a su plataforma de procesamiento integrada favorita. La P-Board requiere que compre el promódulo por separado. El EVK con la S-Board se puede conectar a una PC a través de una conexión USB, mientras que el desarrollo con la P-Board se completa desde la plataforma de procesamiento integrada.

Figura 3: La placa STEVAL-55G1MBI1 S-Board se conecta al kit USB STEVAL-EVK-U0I1, que está conectado a una PC a través de un conector USB. (Fuente de la imagen: STMicroelectronics)

Figura 4: La placa S STEVAL-55G1MBI1 incluye el conjunto de cámara montado. (Fuente de la imagen: STMicroelectronics)

El software de interfaz gráfica de usuario (GUI) de evaluación y los controladores de Linux están disponibles para su descarga desde STMicroelectronics.

Conclusión

La incorporación de la visión artificial aporta nuevas y atractivas capacidades a una aplicación. Aun así, seleccionar el sistema óptimo de la amplia gama de soluciones comerciales del mercado puede llevar mucho tiempo y ser un reto. Los promódulos de STMicroelectronics y el software asociado simplifican el proceso de diseño y desarrollo. Le permiten probar varias configuraciones ópticas y de lentes conectando un promódulo diferente a la EVK o a la plataforma de procesamiento integrada.