FPGA-basierte MicroTCA-Vision-Plattform

FPGA-EDA SENSORIK

Natvision
©N.A.T. Gesellschaft für Netzwerk- und Automatisierungs-Technologie

Von der N.A.T. Gesellschaft für Netzwerk- und Automatisierungs-Technologie wurde die echtzeitfähige und FPGA-basierte Vision-Plattform NATvision für hochauflösende High-End-Kameras auf Basis des MicroTCA-Standards entwickelt.

Die Plattform nutzt AMDs (ehedem Xilinx) ZYNQ UltraScale+ MPSoC FPGA-Technologie für die Aufbereitung und Auswertung von Videokameradaten. Mit NATvision können Entwickler und Systemintegratoren bildgebende Datenströme von mehreren hochauflösenden High-End-Kameras in Echtzeit auf einer Plattform verarbeiten. Durch die Skalierbarkeit können je System bis zu zwölf FPGA-Karten in einem System kombiniert werden. Das System eignet sich für die Anbindung von Kameras mit einem Datendurchsatz von bis zu 100 GbE.


Technische Details

Das FPGA-basierte Vision-System ist mit einer bis zwölf FPGA-Karten applikationsspezifisch bestückbar. Die Performance der AMD ZYNQ UltraScale+ MPSoC Prozessoren kann je nach Anforderungen von 103.000 bis hin zu 1,143 Millionen Logikzellen skaliert werden. Das Design des hauseigenen GigEVision-Firmwarepaketes für die FPGA-Karten ist modular aufgebaut, sodass statt GigEVision auch andere Kamerainterfaces wie CoaXPress u.a. integriert werden können. Die mit mitgelierten Beispielapplikationen und das GenICam-kompatible SDK ermöglichen Anwendern die Inbetriebnahme sowie die Integration in eigene Software-Routinen. Derzeit arbeitet N.A.T. mit einem Partner an der Erweiterung des Systems um KI-Funktionalität. Das Systemchassis kommt vom Partner nVent.

NATvision basiert auf dem offenen MicroTCA-Standard, wodurch über Highspeed-Backplanes hohe Datenmengen zwischen allen Steckkarten des Systems übertragen werden können. Aufgrund der Modularität kann jedes System durch weitere Prozessoren und KI-Beschleuniger ergänzt werden.

Die Plattform unterstützt die Zeitsynchronisation mittels IEEE1588 und ermöglicht den Einsatz von High-End-Kameras zur Inspektion, Qualitätskontrolle und Überwachung von der Entwicklung und Produktion bis zur Verpackung sowie auch in Safety- und Security-Applikationen.


Anwendungen

  • Industrielle Fertigung (u.a. Analyse von Bahnenware, Druckstücken und Schüttgut sowie Halbleitern und Elektronikbaugruppen)
  • Luft-/Raumfahrt und Automotive-Testing (u.a. Materialstresstests, Crashtests, Airbag-Dynamik, Aerodynamik, Verbrennungsprozesse in Motoren, thermisches Messen).
  • Unfallverhütungssysteme in intelligenten Transportsystemen (u.a. Bahntechnik)
  • Medizinische Bildgebung (u.a. Röntgen)
  • Wissenschaft/Forschung (Physik, Chemie, Biologie/Biomechanik)
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Fachartikel