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外観検査装置（AOI）向けFPGA設計開発
FPGAが画像処理を進化させる
多様な機能が求められる現在の画像処理は、ホストPCのプロセッサにかかる負荷の大きさが課題の一つとなります。プロセッサの負荷が大きくなれば、処理速度の低下やシステム全体の不安定化につながります。横浜アートニクスは、これらの問題の解決手段として画像処理をFPGAへ移植することをご提案します。
FPGAの圧倒的な優位性
FPGAはその処理速度や汎用性の高さから多くの機器で採用が進んでいます。
画像処理分野では、ソフト処理の補助からコアとなる高度な処理までFPGAが担う役割は多岐に及びます。
【他のシステムとの比較】
| 画像処理 ソフトウェア |
専用LSI 画像処理 システム |
FPGA画像処理システム | ||
| 処理速度 | × | ◎ | ◎ | ハードならではの処理速度 |
| リアルタイム | △ | ◎ | ◎ | 高速なカメラに対応 |
| カスタマイズ | ◎ | △ | ○ | ソフトに近いカスタマイズ性 細やかで柔軟な設計が可能 |
| コスト | △ | × | ○ | 専用ソフトは高価 LSIはライセンス料が負担に |
| 納期 | ○ | × | ○ | 豊富な汎用ボードとライブラリ デバックもしやすい |
- 高速リアルタイム処理
- FPGAの最大の特徴は、高速なハードウェア演算とパイプライン処理です。
CamaraLink最大レート（850MB/ｓ）の画像入力に対しても、安定的かつ即時に演算が行えます。
- 低コストで効率的なシステム設計も可能
- FPGAは近年ますます大規模集積が進んでおり、比較的安価なデバイスでも高度なアルゴリズムを実装できます。また、FPGAをコアとしたSoC設計により、システム全体のコストダウンや省スペース化のご提案も可能です。
FPGA画像処理システムの実例
横浜アートニクスでは、これまでに多くのお客様にFPGA画像処理システムを提供してきました。
ここでは、実際の適用事例をご紹介いたします。
事例１ 同一形状製品意匠デザインチェック・選別システム（特許出願中）
10ワーク/秒を上回るハイスピードで製品の異物混入チェックや選別作業を可能にするための画像処理をFPGAが担当
- システム機能概要
- 硬貨やコインのような、外形や材質が同じで表面の意匠デザインのみ異なるようなものを、その特徴を定量化することで他種ワークの混入をチェック・選別する
- システムの特徴
- ●１ワーク当たり0.1秒以下で識別完了
- ●演算処理は全てFPGAで行い、システム負荷を緩和
- ●PCレスでのモーション制御・カメラ制御
- アルゴリズムの特徴
- ●デザインが持つ特徴を定量化して表現（特徴量ベクトル）
- ●独自のアルゴリズムによりワーク表面の方向に関係なく選別が可能
事例２ 表面欠陥検出システム
高解像度画像による欠陥検出で高速検査を実現するため、欠陥の有無、欠陥箇所の特定および欠陥部分の画像抽出をFPGAで行う
- FPGA機能概要
- パターン検査を行い、欠陥情報とその部分の画像をホストPCへ転送
- システムの特徴
- ●80MHz・8TAPのラインカメラ入力
- ●複数の検査アルゴリズムを並列同時処理
事例３ ワーク位置検出システム
複数列のコンベアを流れるワークを1台のカメラで撮像し、ワークの位置検出およびワーク画像抽出など並列処理にてFPGAで実現
- FPGA機能概要
- 画像からワークの位置を検出して、ワークが含まれる部分の画像のみ切り出して位置情報とともに出力
- システムの特徴
- ●カメラエリア内に不規則に点在するワークを抽出
FPGA画像処理システムの開発について
横浜アートニクスではこれまでの数多くのプロジェクトを通じ、FPGAによる画像処理のノウハウを蓄積してまいりました。その知見を活かし、お客様に最適なソリューションを提案いたします。まずは、気軽にお問合せください。
