RoboKeeper

25 NOIEMBRIE 2008

IPC Embedded Kontron ThinkIO-Duo cu performanţe multi-core furnizează o procesare de imagine ultra-rapidă pentru aplicaţii vizuale de control industrial
Portarul are 1,96 m şi este realizat din material spongios cu “coloana vertebrală” din aluminiu. RoboKeeper dezvoltat de Institutul Fraunhofer (IML) din Germania poate că nu arată sprinten, dar are reflexe fulgerătoare şi poate apăra aproape orice şut de la punctul de 11 m, chiar şi şuturi cu efect. Deşi RoboKeeper este dedicat divertismentului, el reprezintă un test pentru aplicaţii vizuale multi-core de testare şi măsurare: software-ul de procesare de imagine calculează cu precizie locul în care mingea va intersecta linia porţii comandând executarea unui unghi de către servomotorul ce deplasează portarul pentru a para lovitura. O minge şutată cu 100 km/h de la punctul de 11m ajunge la poartă în 300 ms, astfel încât RoboKeeper trebuie să reacţioneze rapid.
PC-ul industrial embedded Kontron ThinkIO-Duo echipat cu procesor Intel® Core™ Duo oferă o putere de procesare de 2 x 1,2 GHz. Servomotorul puternic şi transmisia întâlnită tipic în aplicaţiile de aviaţie accelerează portarul la până la 212 m/s2 – de 17 ori mai rapid decât în cazul maşinilor de Formula 1 – uluindu-i chiar şi pe fotbaliştii profesionişti.

Procesare paralelă pentru reacţii fulgerătoare
În spatele liniei de poartă se află montate două camere digitale care realizează circa 40 de imagini pe secundă. Acest lucru permite ca sistemul să urmărească traiectoria mingii încă din momentul şutului. Fiecare cameră are conexiune proprie la cele două porturi Gigabit Ethernet ale ThinkIO-Duo. Utilizarea unor porturi separate evită coliziunea de pachete şi permite ca cele două imagini să fie transmise simultan în standard fast GigE Vision™. Cu fiecare imagine color constând din 640 x 480 pixeli şi 2 byte pe pixel (614400 byte pe imagine), camerele furnizează un total de 47 Mbyte de informaţie necomprimată în fiecare secundă (2 x 40 x 614400).
Software-ul de procesare de imagine scris în C++ de IML rulează pe platforma ThinkIO-Duo sub Linux 2.6.23.1 (SMP) cu Fedora Core 8 şi extensii ThinkIO. El beneficiază complet de avantajele capacităţii de procesare paralelă a ThinkIO-Duo prin atribuirea imaginilor de la fiecare cameră către unul dintre cele două miezuri de procesare pentru SMP (Symmetric Multi-Processing). Programul identifică suprafeţe, aşa numite blobs (Binary Large Objects), şi le clasifică în funcţie de dimensiune, culoare şi formă. Când identifică două suprafeţe apropiate, el calculează poziţia 3-D a mingii. Viteza mingii este determinată prin comparaţia a două poziţii în două imagini consecutive. Odată cunoscută poziţia şi viteza se poate calcula unde va intersecta traiectoria mingii linia de poartă. Calculul ia în considerare şi traiectoria de zbor, permiţând RoboKeeper să se descurce chiar şi cu şuturi cu efect. În numai 1-2 ms, ThinkIO calculează unghiul cu care RoboKeeper trebuie să se mişte pentru a intercepta mingea şi trimite această valoare la controlerul motorului prin interfaţa CAN a ThinkIO-Duo.

Procesare paralelă economică
Procesarea paralelă este utilă pentru obţinerea vitezei de procesare necesare. Încercările iniţiale cu un procesor cu un singur miez au intrat în încurcătură în momentul în care imaginile ce proveneau de la camere nu puteau fi citite suficient de repede din bufferul de reţea, rezultând pierderea unor imagini. Cu scopul de a implementa sistemul cu procesoare embedded cu un singur miez, IML ar avea nevoie de cel puţin 3 plăci CPU separate – două pentru procesarea paralelă a imaginilor şi una pentru echilibrarea sarcinilor – precum şi de plăci I/O suplimentare pentru conectare la magistrală. Aceasta ar însemna un cabinet particularizat şi o cantitate considerabilă de muncă de integrare şi programare. ThinkIO-Duo, pe de altă parte, oferă performanţe dual-core fără o creştere semnificativă în ceea ce priveşte proiectarea termică faţă de un PC standard şi interfeţe industriale într-un singur sistem ultra-compact, ce permite o implementare simplă şi rapidă a proiectelor. “Kontron ThinkIO-Duo ne-a oferit exact ce am avut nevoie – performanţe dual-core pentru procesare rapidă de imagine împreună cu toate interfeţele necesare de PC şi industriale” a declarat Thomas Albrecht, conducătorul în partea de sisteme de control la IML. “Deoarece nu era nevoie de plăci de extensie suplimentare, implementarea a fost rapidă şi economică.”

De la fotbal la aplicaţii industriale
RoboKeeper este un proiect de referinţă pentru aplicaţiile vizuale industriale care necesită o prelucrare rapidă a imaginilor combinată cu o gamă întreagă de interfeţe standard PC şi industriale. Exemplele tipice de astfel de aplicaţii sunt sistemele robotice. Acestea utilizează algoritmi complecşi de recunoaştere a obiectelor, pentru identificarea şi localizarea diferitelor bunuri, de exemplu pe liniile de benzi transportoare, şi apoi se generează comenzile către servomotoare. De vreme ce ThinkIO-Duo este suficient de rapid pentru a calcula poziţia variabilă a obiectelor în mişcare neliniară, el permite instalarea unor sisteme de vizualizare pe liniile de procesare industriale în linie dreaptă sau curbe.
În aplicaţia RoboKeeper, interfeţele standard PC sunt utilizate pentru conectarea camerelor digitale (Ethernet) şi HMI (DVI) sau pentru reglarea sistemului. Interfeţele industriale sunt dedicate conectării servomotoarelor (CAN) şi reglării vitezei RoboKeeper. Pentru a da tuturor o şansă de marca un gol, RoboKeeper are 7 trepte de viteză – de la începător la profesionist. Acestea sunt selectate prin utilizarea unui controler portabil conectat direct la sistemul modular de I/O a ThinkIO. Deoarece nu este nevoie de plăci suplimentare PCMCIA, implementarea este rapidă, simplă şi economică.
Pentru aplicaţii industriale care necesită operaţii PLC complexe, este disponibil pachetul opţional IEC 61131-3 SoftPLC pentru configuraţii OEM. Acesta include editoare pentru dezvoltarea de noduri de aplicaţii pentru controler, compilatoare pentru generarea de programe de aplicaţie pentru controler şi numeroase funcţii de verificare şi diagnosticare. Toate nodurile de I/O sunt configurabile în software, făcând ca toate terminalele de I/O să fie de tip plug & play. Dacă se utilizează un server OPC opţional se reduce şi mai mult timpul de programare prin oferirea de suport complet API pentru transferul datelor şi comenzilor de operare între echipamentul de automatizare şi infrastructura IT a companiei (e.g. ERP şi sistemele de baze de date).

Privire de ansamblu
Datorită carcasei robuste din oţel inoxidabil, designului ce nu necesită întreţinere, memoriei flash compacte on-board de până la 2 GByte în locul unui mediu de stocare cu rotaţie şi datorită lipsei ventilatoarelor, Kontron ThinkIO-Duo oferă de asemenea rezistenţă ridicată la şocuri şi vibraţii pentru a putea opera în medii dure. Aceasta permite ca dispozitivul să facă faţă montărilor şi demontărilor frecvente, precum şi transportului. Mai multe informaţii despre proiect se pot găsi la: http://www.robokeeper.de.
www.kontron.com

PC-ul industrial embedded ThinkIO-Duo de la Kontron
Extrem de compactul Kontron ThinkIO-Duo (70mm profunzime / 35mm nivelul soclului) este echipat cu un procesor Intel® Core™ Duo U2500 cu o frecvenţă de ceas de 2 x 1,2 GHz şi o memorie RAM de 512MB sau 1GB.
Kontron ThinkIO-Duo dispune de performanţe excepţionale într-un echipament ultra compact. PC-ul industrial embedded cu montare pe şină DIN combină performanţele Intel® Core™ Duo şi conectivitatea standard PC cu un design robust, potrivit pentru aplicaţii în medii dure. Cele două miezuri de procesor independente permit procesare paralelă. De aceea, ThinkIO-Duo întruneşte cerinţele sarcinilor de control şi vizualizare, precum şi aplicaţiilor web server şi firewall. Sistemul este proiectat pentru a scădea costul total de proprietate pentru OEM, dar şi de a oferi o arhitectură sigură şi disponibilă pe termen lung. Platforma complet integrată reduce semnificativ timpul până la lansarea pe piaţă, permiţând clienţilor să se concentreze pe dezvoltarea software-ului şi integrarea sistemului. Opţional sistemele I/O cu cleme WAGO 750/753 pot fi direct conectate ca dispozitive de magistrală Profinet, Profibus sau CANopen.
Împreună cu înaltele performanţe de calcul şi conectivitatea industrială Ethernet, acest calculator IPC răcit pasiv oferă o memorie Flash internă (512MB/2GB), un soclu CompactFlash pentru stocare de date sau backup/ update, 512kB de memorie ne-volatilă şi toate interfeţele standard PC (2 x USB 2.0, RS232, DVI-I).
Cele trei interfeţe LAN fac să fie simplă conectarea la o mare varietate de echipamente, precum camere sau routere WLAN. Utilizatorii pot de asemenea implementa o magistrală de câmp “software” bazată pe Ethernet. ThinkIO-Duo permite de asemenea controlul, accesul şi monitorizarea de la distanţă, precum şi conectarea la sisteme MES şi ERP. On board există intrări capabile de întreruperi ce pot fi utilizate pentru reacţie rapidă la evenimente externe, ca de exemplu activarea unui buton de oprire.
Platforma Kontron ThinkIO poate fi particularizată în numeroase moduri în acord cu cerinţele individuale ale OEM, de exemplu cu Windows XP Embedded, embedded real-time Linux (OSADL – Open Source Automaton Development Lab), www.osadl.org sau pachetul software IEC61131-3.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile necesare sunt marcate *

  • Folosim datele dumneavoastră cu caracter personal NUMAI pentru a răspunde comentariilor/solicitărilor dumneavoastră.
  • Pentru a primi raspunsuri adecvate solicitărilor dumneavoastră, este posibil să transferăm adresa de email și numele dumneavoastră către autorul articolului.
  • Pentru mai multe informații privind politica noastră de confidențialitate și de prelucrare a datelor cu caracter personal, accesați link-ul Politica de prelucrare a datelor (GDPR) si Cookie-uri.
  • Dacă aveți întrebări sau nelămuriri cu privire la modul în care noi prelucrăm datele dumneavoastră cu caracter personal, puteți contacta responsabilul nostru cu protecția datelor la adresa de email: gdpr@esp2000.ro
  • Abonați-vă la newsletter-ul revistei noastre