Barcodescanner für die Logistik:
Scangate mit FPGA-Vorverarbeitung

Prototyp mit FPGA-Hardwarebeschleuniger VC Power SoM

Die Heraus­forderung:
Große Kiste, kleiner Barcode

Das vollautomatische Scangate soll beim Einfahren eines Gabelstaplers Barcodes auf den Kisten identifizieren und lesen. Die Herausforderung ist dabei das große Field of View, in dem Barcodes vorhanden sein können, mit gleichzeitig sehr kleinem Region of interest, in dem die Barcodes gefunden werden müssen.

Die Lösung:
Embedded Vision mit FPGA-Beschleuniger

In den Torbogen-Scanner werden mehrere Embedded Vision Systeme mit dem FPGA- Beschleuniger VC Power SoM integriert, der die rohen Bilddaten empfängt. Im FPGA werden die Bilder durchsucht und Bereiche mit Barcodes in Echtzeit identifiziert. Lediglich diese Bildbereiche werden ausgeschnitten und an das Prozessorboard weitergegeben.

Ein vollautomatischer Barcode­scanner – Machbarkeitsstudie von Vision Components

Vision Components erstellt dieses Projekt für die Demonstration eines vollautomatisch arbeitenden Barcodescanners, der sich ideal für den Logistikbereich eignet. Der Scanner liest und identifiziert Barcodes in einem großen Erfassungsbereich. Für den Prototyp dieser Anwendung werden mehrere Embedded Vision Systeme in einen Torbogen integriert. Jedes dieser Systeme besteht aus einem MIPI-Kameramodul mit Optik und ggf. Beleuchtung, einem VC Power SoM FPGA-Beschleuniger und dem Prozessorboard.

Der FPGA-Beschleuniger: zentraler Baustein im Design

Der FPGA-Beschleuniger VC Power SoM ist in diesem Setup als Baustein auf dem Mainboard integriert. Fährt ein Gabelstapler durch das Scangate, empfängt der VC Power SoM die rohen Bilddaten der Kamera. Im FPGA werden die Bilder durchsucht und Bereiche mit Barcodes in Echtzeit identifiziert. Lediglich diese Bildbereiche werden ausgeschnitten und an das Prozessorboard weitergegeben. Dadurch müssen hier von der Endanwendung für das eigentliche Lesen des Barcodes um ein vielfaches geringere Datenströme verarbeitet werden.
FPGA als Baustein für Barcodescanner Logistik
MIPI Kameramodul als Baustein für Barcodescanner Logistik
Objektiv als Baustein für Barcodescanner Logistik
Gabelstapler fährt durch ein Scangate mit Barcode Scanner

Der FPGA-Beschleuniger als zentraler „Baustein“ im Design

Der FPGA-Beschleuniger VC Power SoM ist in diesem Setup als Baustein auf dem Mainboard integriert. Fährt ein Gabelstapler durch das Scangate, empfängt der VC Power SoM die rohen Bilddaten der Kamera. Im FPGA werden die Bilder durchsucht und Bereiche mit Barcodes in Echtzeit identifiziert. Lediglich diese Bildbereiche werden ausgeschnitten und an das Prozessorboard weitergegeben. Dadurch müssen hier von der Endanwendung für das eigentliche Lesen des Barcodes um ein vielfaches geringere Datenströme verarbeitet werden.

Vorteile des VC Power SoM für das Scangate

Reduzierter Leistungsbedarf

Mithilfe des VC Power SoM werden relevante Bilddaten selektiert und somit notwendige Rechenleistung ebenso wie die Komplexität der Anwendung in der CPU reduziert. Dadurch kann das Prozessorboard deutlich flexibler ausgewählt werden und ist – aufgrund der geringeren notwendigen Leistung – kostengünstiger.

Datenverarbeitung in Echtzeit

Der FPGA-Beschleuniger ist speziell für Embedded Vision Anwendungen designt und bietet mit 120.000 Logikzellen die Möglichkeit, auch große Datenströme parallel und in Echzeit zu verarbeiten. Hier spielt das FPGA-Design seine große Stärke gegenüber ARM-Cores aus, die für solche Anwendungen eine sehr hohe Rechenleistung erfordern.

Flexibel ins Design integrierbar

Der nur 28 mm x 24 mm winzige Baustein ermöglicht die schnelle und einfache Integration der FPGA-Technologie in das Design eines Gesamtsystems und übernimmt die komplette anwendungsspezifische Vorverarbeitung der Rohdaten mit höchster Effizienz.

Schneller zur Serienreife

Durch den winzigen FPGA-Beschleuniger wird die Komplexität der Entwicklung reduziert und die benötigte Zeit bis zur Serienreife deutlich verkürzt. Das kommt schnelleren Entwicklungszyklen in der Elektronikentwicklung entgegen und hilft, Kosten zu sparen – bei gleichzeitig voller Industrietauglichkeit und weniger Design-Risiken.

Mehr zu VC Power SoM
VC Power SoM mit MIPI Kameramodulen

Key­facts

Technologie

Embedded Vision mit FPGA
Heraus­forderung
Vorverarbeitung der Kameradaten

VC Vision Lösung

VC Power SoM
VC MIPI Kameras
„Embedded Vision ist komplex – das gilt besonders für die rechenintensive Vorverarbeitung der Bilddaten. VC Power SoM ermöglicht es, diese Prozesse auf einem eigenen Board auszulagern. Der FPGA-Beschleuniger übernimmt neben Barcode-Identifikationen auch Farbraumkonvertierungen oder die Datenfusion von Stereovision- und Multikamera-Anwendungen.“
Jan-Erik SchmittVice President of Sales, Vision Components

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