Una vista detallada de un pequeño módulo de sensor de cámara sostenido por una mano enguantada, que muestra componentes electrónicos intrincados.
Los seres humanos siempre han tenido un gran interés en innovar para hacer sus vidas más fáciles. Esto se demuestra constantemente a lo largo de la historia, pero más recientemente se refleja en la demanda de tecnologías de IoT y robótica. ¿La clave para que estas dos cosas sean una parte más importante de la vida cotidiana? La capacidad de ver, para que puedan interactuar más fácilmente con su entorno. Este artículo de onsemi y Arrow explora cómo el diseño de referencia PRISM puede ayudar a acelerar proyectos avanzados de imagen y visión.
La integración de sensores de imagen en los productos aporta capacidades transformadoras. Esto mejora la percepción humana al detectar detalles invisibles, navegar por áreas inaccesibles, permitir monitoreo continuo y facilitar interacciones robóticas en tiempo real. Si bien la selección del sensor de imagen adecuado es esencial, otros factores — como la elección del procesador anfitrión — también impactan significativamente los tiempos de desarrollo y la entrada al mercado.
Diseño eficiente con componentes disponibles en el mercado
Utilizar componentes disponibles en el mercado para la evaluación, pruebas y prototipos en etapas tempranas puede acelerar el proceso de diseño. Sin embargo, las diferencias entre los componentes del prototipo y el hardware final de producción suelen requerir ajustes adicionales de software, lo que podría extender el tiempo de desarrollo. Por ejemplo, aunque muchos equipos utilizan Raspberry Pi para prototipos debido a su disponibilidad y bajo costo, no siempre es escalable para la producción en masa. En su lugar, las placas de desarrollo con Sistemas en Módulos (SoMs) de 96Boards o fabricantes de procesadores pueden ofrecer mayor escalabilidad, permitiendo una integración directa del software en los diseños de producción. No obstante, estas opciones pueden estar limitadas por la disponibilidad de sensores de imagen compatibles y conectores de cámara en la placa portadora.
Simplificando las conexiones de la cámara
MIPI CSI-2 es la interfaz predominante para conectar sensores de imagen a procesadores. Sin embargo, la ausencia de un conector o diseño de pines estándar entre los proveedores de procesadores complica la integración. Empresas como NXP y Nvidia están avanzando hacia un conector y diseño de pines de cinta de 22 pines, popularizado por la Raspberry Pi Zero; este soporta un bus MIPI de cuatro canales y simplifica la conexión de cámaras a placas de evaluación. Hasta que surja un estándar universal, las placas adaptadoras sirven como soluciones prácticas para cubrir las diferencias entre las configuraciones de cámaras y procesadores.
Interfaces de cámaras estandarizadas
Para los datos de cámaras serializadas, son comunes las interfaces como USB, GigE, CoaxExpress y Camera Link. Aunque internamente utilizan interfaces MIPI, muchas incluyen sus propios procesadores anfitriones para facilitar una integración fluida con diversos sistemas.
Diseño de referencia PRISM por onsemi
onsemi ha sido pionero en una interfaz estandarizada a través de su Sistema de Acceso de Imágenes (IAS) y ahora extiende esto con el diseño de referencia PRISM; este proporciona un conector y diseño de pines unificado. Esta configuración permite que múltiples módulos de cámara se conecten con el sistema de evaluación Demo3 o con varios sistemas de procesadores principales mediante placas adaptadoras compatibles. Las placas de evaluación de Alif Semiconductor, por ejemplo, incorporan directamente este conector para una integración sencilla.
onsemi Demo3 con módulo de cámara.
Figura 1
La red de proveedores de Arrow para cada fase de desarrollo
Con la amplia base de proveedores de Arrow, los desarrolladores obtienen acceso a herramientas esenciales en cada fase del desarrollo de productos de imágenes:
- Prueba de concepto: Proveedores de flechas como TechNexion y Basler ofrecen cámaras completas con interfaces USB o GMSL para captura de imágenes, facilitando la validación temprana de algoritmos de imagen.
- Evaluación de sensores: la plataforma Demo3 EVK de onsemi y el software DevWare permiten una evaluación profunda de sensores, lo que permite a los ingenieros optimizar la configuración del sensor para un rendimiento óptimo.
- Desarrollo de software: Con placas adaptadoras y controladores de Linux, los ingenieros pueden integrar los mismos sensores con plataformas de desarrollo de Nvidia, NXP o Lattice para acelerar el desarrollo de software.
- Producción en masa: Proveedores como Appleye y Leopard Imaging ofrecen soluciones de cámaras personalizadas diseñadas para la producción, alineándose con los requisitos del mercado masivo.
Ejemplo de estudio de caso 1: Proyecto de cámara timbre
NXP Thor96 con cámara y adaptador
Figura 2
Un cliente busca desarrollar una cámara de timbre 4K operada por batería, con bajo consumo de energía y un tiempo de comercialización acelerado. El sensor de imagen AR0830 de onsemi, parte de la familia Hyperlux LP (Low Power), es una opción ideal debido a sus requisitos de bajo consumo y la función de activación por movimiento. Utiliza un módulo de cámara Appleye (AE-CCM-AR0830-C-68) conectado a través del ISP AP1302 de onsemi a un procesador NXP i.MX8M. De esta manera, el equipo de desarrollo puede comenzar el software de aplicación mientras perfecciona el diseño de hardware utilizando la placa de desarrollo Thor96 de 96Boards y la mezzanine Shiratech SRT-VISION96-AR0830. El controlador Linux disponible con configuraciones de ajuste de ISP minimiza el tiempo de desarrollo, lo que ahorra meses de trabajo.
Ejemplo de estudio de caso 2: Sistema de captura de actuaciones en vivo en el escenario
Opciones TechNexion AR0822
Figura 3
Otro cliente está adaptando un sistema con múltiples cámaras para capturar actuaciones en vivo de escenarios en resolución 4K con una interfaz USB. Dadas las condiciones de iluminación impredecibles —incluyendo efectos pirotécnicos— es crucial contar con un amplio rango dinámico. El módulo preexistente de TechNexion, que incluye el sensor onsemi AR0822, ofrece un excelente rendimiento en condiciones de baja iluminación y un rango dinámico de hasta 120dB en modo HDR. El diseño modular de la cámara admite diversas opciones de lentes, como un montaje tipo C, y viene equipado con un ISP preajustado y software compatible. Esto la convierte en una elección ideal para un proyecto tan exigente.
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