Digital sight perception platform - OfficinaTurini

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CORE-CAM - Digital's Sight Perception and measure system platform
Rev. 2.0
Campioni disponibili in pochi giorni, produzione di massa (100/200pz) in quaranta giorni.
Samples available in a few days, mass production (100/200pcs) in forty days.
CORE-CAM implementa un sistema di percezione visiva digitale.
Una piattaforma che integra un sensore di visione ed un sistema di elaborazione digitale in grado di offrire una misura in uscita, come un comune sensore industriale, utilizzando come ingresso le immagini riprese.

CORE-CAM implements a Digital Sight Perception and measure system.
A platform that integrates a image sensor and a digital processing system that can provide an output measurement, such as a common industrial sensor, using grabbed images as input.

VANTAGGI
  1. Effettua elaborazioni delle immagini riprese di tipo basilare ed avanzato
  2. Le misure da effettuare si realizzano con estrema semplicitá
  3. Ha una grande memoria interna per il salvataggio delle misure
  4. Ha una grande flessibilitá di funzionamento grazie alle molte opzioni disponibili e ad un hardware modulare
  5. Si collega ad un sistema remoto con una grande varietá di interfacce: seriale, WiFi, USB
  6. Ha consumi molto ridotti (0.5W) tanto da poter essere alimentata a batteria
  7. É un sistema realmente in grado di operare da solo e permette di interagire con l'utente tramite una interfaccia grafica.
ADVANTAGES
  1. Makes basic and advanced image processing
  2. The measures to be taken are achieved with extreme simplicity
  3. It has a large internal memory for saving the measurements
  4. It has great operational flexibility thanks to the many options available and a modular hardware
  5. It connects to a remote system with a wide variety of interfaces: serial, WiFi, USB
  6. It consumes very small (0.5W) so that it can be powered by battery
  7. It is really a system that can operate standalone, with user friendly graphic display.
CARATTERISTICHE
Lo sviluppo di questa piattaforma ha tenuto come prioritá quello di realizzare un "sensore" in grado di produrre misure veloci e precise.
Tutte le scelte fatte sono centrate su questo punto inoltre si é realizzato un sistema espandibile per conferirgli la massima adattabilitá alla risoluzione dei problemi richiesti.
FEATURES
The development of this platform has given priority to the creation of a "sensor" capable of producing fast and precise measurements.
All the choices made are centered on this point, and an expandable system has been developed to give it maximum adaptability to the problem solving required.
SENSORE DI IMMAGINE
Per la ripresa dell’immagine si è utilizzato un sensore CMOS con le seguenti caratteristiche:
  1. Ridotto numero di pixel (752x480) per diminuire il tempo di elaborazione.
  2. Pixel di grosse dimensioni (6x6um) per una buona sensibilitá anche a bassa illuminazione.
  3. Efficienza quantica > 40% nel visibile ma ancora valida nel NIR fino a 1100nm.
  4. Otturatore globale per non avere artefatti nell’immagine ripresa.
  5. Elevata velocitá di otturazione per riprendere eventi veloci (<2us).
  6. Buon range dinamico dell’immagine (12 bit in compansione).
  7. Capacitá di eseguire binning 1x1, 2x2, 4x4 per ridurre il tempo di lettura ed aumentare la sensibilitá.
  8. Cattura parziale dell’immagine (Region Of Interest) per ridurre il tempo di lettura ed il consumo di memoria.
  9. Velocitá di lettura dell’immagine 60 quadri al secondo in piena risoluzione.
  10. Per speciali misure multispettrali ed in genere correlate all’informazione cromatica si puó utilizzare questo sensore con maschera di Bayer.
  11. Attacco per obiettivo tipo C, CS, M12 o M14.
IMAGE SENSOR
For the image capture, a CMOS sensor has been used with the following features:
  1. Reduced number of pixels (752x480) to lessen processing time.
  2. Large size pixels (6x6um) for good sensitivity even at low illumination.
  3. Quantum efficiency> 40% in visible but still valid in NIR up to 1100nm.
  4. Global shutter to prevent artifacts in grabbed image.
  5. High speed shutter to grab fast events (<2us).
  6. High dynamic image range (12 bit companded).
  7. Capability to perform binning 1x1, 2x2, 4x4, to increase sensitivity and to reduce readout time.
  8. Region Of Interest (image) capability to reduce readout time and memory consumption.
  9. Frame rate 60 frames per second in full resolution.
  10. For special multispectral measurements and generally related to color information, you can choose a sensor with Bayer filter.
  11. Attachment for lens type C, CS, M12 or M14.
ELABORAZIONE DIGITALE E MODULI DI ESPANSIONE
Per il trattamento delle immagini e per tutto ció che concerne l'ingresso uscita si é impiegato un hardware con le seguenti caratteristiche:
  1. Processore BF514/8, con clock di 400MHz (overclock fino a 600MHz)
  2. 64 MB di memoria SDRAM (133MHz) per la memorizzazione temporanea delle immagini e per il codice.
  3. Interfaccia SD (Secure Digital fino a 32GB) a 4bit compatibile FAT32 e capace di salvare dati in questo formato ad una velocitá media di 5MB/s.
  4. RTC, orologio calendario (richiede batteria esterna).
  5. Interfaccia SPI (Y3) veloce per interfacciamento con moduli esterni come:
    1. Moduli di camere con sensori CMOS a colori ad alta risoluzione.
    2. Moduli con sensori IR (10um).
    3. Interfacce su bus ESPI
  6. Due interfacce seriali (Y2-LVTTL)
  7. Interfaccia USB 2 con 40MB/s di banda.
  8. Ingresso trigger per risveglio da standby, ad esempio tramite un PIR od un interruttore.
  9. Ingresso/uscita per controllo display TFT e relativo schermo tattile.
  10. Controllo di due motori in DC per controllo fuoco e zoom (obiettivi motorizzati).
  11. Controllo per alimentazione LED di potenza (illuminatore).
  12. Interfaccia opzionale comPort per comunicazione 3G/4G, RTC ed alimentazione a batteria.
  13. Interfaccia opzionale IMU-ENV con misuratore inerziale a 9 assi e sensore ambientale.
DIGITAL PROCESSING AND EXPANSION MODULES
Hardware has the following features:
  1. Processor BF514/8, with 400MHz clock (overclock up to 600MHz)
  2. 64 MB of SDRAM (133MHz) memory for temporary storage of images and code.
  3. SD (Secure Digital Up to 32GB) with 4bit interface, FAT32 compatible and capable of saving data in this format at an average speed of 5MB/s.
  4. RTC, calendar clock (requires external battery).
  5. SPI (Y3) interface to connect external modules such as:
    1. High resolution color CMOS sensor modules.
    2. IR sensors (10um) Modules .
    3. ESPI bus interfaces.
  6. Two serial interfaces (Y2-LVTTL).
  7. USB 2 interface with 40MB/s bandwidth.
  8. Trigger input for stand-by awakening, for example via a PIR or a switch.
  9. Input/Output for TFT display control and related touch screen.
  10. Control of two DC motors for focus and zoom control (motorized lenses).
  11. Power LED (illuminator) controls.
  12. Optional interface comPort for 3G/4G communication, RTC and battery power.
  13. Optional IMU-ENV interface with 9-axis inertial measurement unit and environmental sensor.
MODALITÁ DI PROGRAMMAZIONE E CONFIGURAZIONE
CORE-CAM si programma in modi molto differenti con una complessitá ad aumentare, le prime due possibilitá si basano sul semplice sistema operativo xCOS disponibile come base di partenza, mentre la terza offre la massima libertá ed efficienza:
  1. Modalitá batch, si scrivono una serie di comandi (facenti parte di xCOS) con relativi parametri in un file (autoexec.sh) che viene salvato in SD. All’accensione se il processore trova questo file lo mette in esecuzione.
  2. Si utilizza BC, è un semplice linguaggio di programmazione molto simile al C che permette di aumentare molto il livello di complessitá richiesto pur mantenendo un ottima velocitá di esecuzione perché compilato in un byte-code. Per metterlo in esecuzione basta impostare il relativo comando in un file batch come sopra.
  3. Si utilizza il linguaggio C all’interno del sistema di sviluppo libero (BFTC) completo di una vasta gamma di librerie e controlli di basso livello.
PROGRAMMING AND CONFIGURATION MODE
CORE-CAM can be programmed in a very different ways with a complexity to increase, the first two possibilities are based on the simple xCOS operating system available as base application, while the third offers maximum freedom and efficiency:
  1. Batch Mode, you write a set of commands (part of xCOS), with its parameters, in a file (autoexec.sh) that is saved in SD. If the processor find this file at the boot time, open it and run each listed commands.
  2. BC, is a simple programming language very similar to the C that allows to greatly increase the level of complexity required while maintaining a good execution speed because it is compiled in a byte-code. To run it, just set its command in a batch file as above.
  3. C language can be used with it's proper free development system (BFTC), complete with a wide range of low-level libraries and controls.
SPECIFICHE
SPECIFICATIONS
Core
BF514F16 or BF518F16 @ 400MHz
RAM Embedded
116 Kbyte @ 400MHz
SDRAM
64 MByte, 16bit @ 133MHz
FLASH Embedded
2 MByte
EEPROM
128 KByte
Secure Digital
4 bit in DMA, FAT32 compatible capable with format of an average speed of 5MB/s
Real Time Clock
Require an 3V external battery
Illuminator port
Dedicated connector for LED illuminator controls, 1 bit (LVTTL)
Serial Port
2 x asynchronous high speed serial ports (LVTTL) tested up to 921600 baud
SPI Port
High speed (100MHz) synchronous serial port, 3 bit (MISO, MOSI, SCLK) plus 1 device select (LVTTL)
USB 2
Full Bandwidth (40 Mbyte/s)
I/O Expansion Connector
With additional SPI, I2C, Parallel ports (LVTTL)
Power Supply
5VDC ±5% 100mA without any optional expansion module
Power Source
+5VDC on Y6 2mm connector or by USB 2 connector
Board Size
58 x 50mm
Operating temperature
–30°C to +70°C
Sturtup time
10ms
File Formats
RAW,JPEG,BMP,AVI
Optical format
1/3-inch
Resolution
752x488
Pixel size
6x6 um
Active Imager Size
4.51(H) x 2.88 (V) 5.35mm diagonal
Filter array
Monochrome or (RGB Bayer on request)
Digitizing
10 bit in linear mode, 12 bit in companded mode
Shutter Type
Global
Shutter efficiency
>99%
Exposure time
0.1 to 1100 mS
Frame Rate
 60 fps @ 752x480,
100 fps @ 376x240,
180 fps @ 188x120
Dynamic Range
>55dB linear; >80dB-100dB in HDR mode
Responsivity
4.8V/lux-sec (550nm)
Binning
1x1, 2x2, 4x4
Region Of Interests
Arbitrary
Auto Exposure Control
Under software controls
Auto Gain Control
Under software controls
Thread
M12, M14, CS, C
Quantum efficency
CONTROLLO REMOTO DA USB
É possibile utilizzare CORE-CAM come una normale camera digitale, accedere ad i settaggi interni o utilizzare le proprie funzioni di analisi e processo.
Per questo scopo é disponibile una libreria (in sorgente C) C/C++ open source utilizzabile sui piú comuni sistemi operativi Windows e Linux.
REMOTE CONTROL FROM USB
You can use CORE-CAM as a normal digital camera, access internal settings or use your own analysis and process functions.
For this purpose an open source C/C ++ library (in source) is available that can be used on the most common Windows and Linux operating systems.
CONTROLLO REMOTO DA SERIALE
Utilizzando il cavetto di programmazione XC-LVT-U2 é possibile riprogrammare il codice in flash di CORE-CAM o poterci dialogare, tramite una emulazione terminale, utilizzando i comandi disponibili su xCOS.
Per maggiori dettagli sui comandi disponibili si rimanda alla pagina relativa ad xCOS.
REMOTE CONTROL FROM SERIAL
Using the XC-LVT-U2 programming cable, you can reprogram the CORE-CAM flash code or dial via a terminal emulation using the commands available on xCOS.
For more details on available commands, see the xCOS page.
CONCLUSIONE
CORE-CAM è una piattaforma hardware molto flessibile con cui vengono realizzati una grande varietá di diversi dispositivi semplicemente configurando l’hardware in modo diverso ed implementando specifiche applicazioni software.
CONCLUSION
CORE-CAM is a very flexible hardware platform that delivers a large variety of different devices by simply configuring the hardware differently and implementing specific software applications.
DEMOS


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