Telecamera Industriale per l’Ispezione dei Prodotti #

Panoramica #

Questo progetto ha riguardato la progettazione di un sistema di telecamera industriale per l’ispezione dei prodotti, utilizzando una configurazione a doppio sensore per migliorare le capacità di zoom ottico. Il sistema si basa su un FPGA Xilinx e include un’elaborazione avanzata delle immagini per acquisire e manipolare i frame con alte prestazioni.

Caratteristiche Principali e Risultati #

• Configurazione a Doppio Sensore: Integrati due sensori Sony identici con lenti diverse per ottenere la funzionalità di zoom ottico.
• Pipeline Avanzata di Elaborazione delle Immagini:
  • Acquisizione dei frame dal sensore Sony.
  • Demosaicizzazione (debayering), bilanciamento del bianco e rimozione della vignettatura.
  • Zoom e ritaglio delle immagini per un output personalizzato.
• Interfaccia ad Alta Velocità con il Sensore:
  • Operato alla massima velocità del bus consentita dal dispositivo.
  • Implementato un allineamento dinamico di fase (DPA) per garantire una comunicazione affidabile.
• Architettura Basata su AXI:
  • Utilizzo di un bus AXI per la gestione dei dati video, garantendo compatibilità ed efficiente integrazione con i moduli IP Xilinx preesistenti.
• Gestione della Memoria: Le immagini elaborate venivano memorizzate per un accesso efficiente da parte del processore Zynq.
• Trasmissione ad Alta Velocità: Le immagini venivano ulteriormente elaborate su Zynq e trasmesse tramite Ethernet per un’analisi in tempo reale.

Dettagli Tecnici #

• Hardware: FPGA Xilinx, sensori Sony, processore Zynq.
• Sviluppo:
  • Progettazione e implementazione dell’architettura FPGA in VHDL.
  • Verifica tramite testbench in SystemVerilog.
  • Integrazione di moduli IP Xilinx preesistenti.
• Tecnologie Utilizzate:
  • Xilinx Vivado per sintesi e implementazione.
  • Verilog/SystemVerilog per la verifica.
  • Bus AXI per il routing interno dei dati video.
• Pipeline delle Immagini: Acquisizione e correzione delle immagini memorizzate, poi accessibili dallo Zynq per un’ulteriore elaborazione.

Sfide e Soluzioni #

• Comunicazione ad Alta Velocità: Superati i limiti di velocità del bus implementando l’allineamento dinamico di fase (DPA) per garantire una comunicazione affidabile con il sensore alla massima velocità.
• Integrazione AXI: Adattato con successo il design per integrare moduli IP Xilinx preesistenti, sfruttando il protocollo AXI per una gestione efficiente dei dati video.
• Sincronizzazione: Gestita la sincronizzazione tra i due sensori per un’integrazione fluida dello zoom ottico.
• Efficienza di Elaborazione: Ottimizzate le risorse FPGA per gestire l’intera pipeline di elaborazione delle immagini senza colli di bottiglia.

Risultato #

Il sistema della telecamera ha fornito prestazioni eccezionali per l’ispezione industriale dei prodotti, sfruttando lo zoom ottico a doppio sensore e la trasmissione in tempo reale tramite Ethernet. La sua robusta pipeline di elaborazione delle immagini, l’architettura basata su AXI e la comunicazione ad alta velocità hanno soddisfatto i requisiti industriali più esigenti.