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Por qué los FPGAs son idóneos para diseñar aplicaciones con visión inteligente

Los chips con Arreglos de Compuertas Programables en Campo (FPGAs) y los sistemas de visión han demostrado ser uno para el otro. Estas son las razones.

ElectronicosOnline.com Magazine / Oswaldo Barajas

En el mercado podemos encontrar diversas soluciones para desarrollar sistemas industriales con capacidades de visión artificial, entre los cuales podemos incluir Procesadores de Aplicaciones (APs), Circuitos Integrados de Aplicaciones Específicas (ASICs) y Producto-Estándar para Aplicaciones Específicas (ASSP), por mencionar algunos, todo depende del presupuesto que se contemple destinar para el proyecto.

 

La elección del corazón del sistema, es decir, el módulo que estará encargado del procesamiento de todas las tareas y la administración general del sistema, dependerá por supuesto de múltiples factores como la robustez del sistema, la cantidad de periféricos que se deseen conectar a la consola central, y principalmente del capital económico para respaldar la adquisición de todos los componentes y el diseño personalizado del chip.

Uno de los atributos que obligan a los ingenieros diseñadores a tomar seriamente en cuenta el chip idóneo para sus proyectos, es la implementación de streaming rico en datos, aquel que permita incorporar visión artificial con recursos de IA o Machine Learning, y transmisión en tiempo real, lo que genera toda una discusión compleja sobre la mejor solución de coprocesamiento que ofrezca la potencia necesaria para soportar esta clase de aplicaciones ricas en elementos digitales.

Por otro lado, también están presentes las limitaciones del presupuesto y de la eficiencia energética, pues el primero define el respaldo del desarrollo, mientras que lo segundo representa un plus cuando se trata de los intereses de los consumidores finales.

 

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Los FPGAs tienen la capacidad de soportar múltiples rasgos de una topología robusta para el diseño de sistemas de visión con aplicación industrial.
   

Una opción que ha estado atrayendo cada vez más adeptos de la ingeniería, son los chips con Arreglos de Compuertas Programables en Campo (FPGAs), considerados como una excelente opción para trabajar aplicaciones industriales con capacidades de visión artificial.

El rápido incremento en el número de sensores que están siendo integrados en los modernos diseños embebidos, aunado a un decrecimiento en los precios de cámaras digitales y pantallas que hacen más asequible y posible el aparecimiento de proyectos en este segmento tecnológico, vuelven más constantes los aparecimientos de nuevos sistemas, donde también es más común observar que los responsables de tales diseños se decantan por FPGAs, de los cuales también existen versiones de bajo costo y bajo consumo de energía, y al mismo tiempo con buen desempeño.

Del mismo modo, también es importante considerar que las interfaces MIPI juegan un papel crítico en la toma de decisiones del núcleo de procesamiento para el sistema de visión industrial, para lo cual es imprescindible contar con capacidades de procesamiento en paralelo, además de que será deseable que también permita contar con un perfil de escalabilidad principalmente en l parte de almacenamiento, siendo ideal la compatibilidad con módulos externos DDR DRAM.

 

Los sistemas de visión artificial también se implementan para la detección de objetos o patrones en la industria electrónica.
 

Con el tiempo, las capacidades de los FPGA han aumentado considerablemente como se ha puntualizado. Por ejemplo, un FPGA moderno puede contener miles de funciones de sumadores, multiplicadores y procesamiento de señales digitales (DSP). Megabits de memoria en chip, grandes cantidades de bloques transceptores de interconexión en serie de alta velocidad (SERDES) y una serie de otras funciones, por mencionar algunos.

Algunas de las principales aplicaciones dadas a los sistemas de visión artificial para entornos industriales son: monitoreo y vigilancia, detección de objetos, así como herramientas auxiliares en pisos de manufactura con líneas de producción, sin olvidar los más recientes sistemas de reconocimiento biométrico y de objetos viales, indispensables para vehículos de carga in-plant o autónomos comerciales.

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