Framos 센서모듈 및 어댑터 에코시스템
센서 모듈은 맞춤형 비전 기술을 기계 및 장치에 쉽게 통합하는 데 사용되는 소형 이미징 솔루션이다. 로봇, 드론, IoT, 소비자 편의 장치 및 감시 애플리케이션 개발자는 설계에 사용할 때개발 시간과 리소스를 모두 절약할 수 있다. 이미징 전문업체인 FRAMOS(www.framos.com)는 내장형 비전 개발을 용이하게 하고 가속화하기 위해 교체 가능한 센서 모듈 및 어댑터의 혁신적인 에코시스템을 출시했다.
임베디드 비전 기술이 탑재된 장치 및 기계는 대부분 맞춤형 솔루션이다. 종종 제조업체 또는 OEM에 의해 만들어지며 시장에 빠르게 도달하면서 개발 주기를 짧게 유지하는 데 중요한 역할을 한다. 몇 주 빨리 시장에 출시하면 성공하거나 경쟁에서 유리한 출발을 할 수 있다. 작고 컴팩트 하며 목적에 맞게 제작된 센서 모듈로 만든 이미징 솔루션은 이러한 이점을 제공할 수 있다.
이러한 센서 모듈의 경우, 기존 센서를 표준화된 커넥터가 있는 PCB에 배치하여 센서를 빠르게 가동하고 실행할 수 있다. 대부분 의 경우 렌즈 마운트와 조정 가능한 렌즈가 장착되어 있다. 소비자 애플리케이션에 자주 사용되는 센서 모듈을 사용하면 비전 기술을 장치에 쉽게 통합할 수 있다. 설치 공간이 작은 즉시 통합 가능한 센서 모듈은 원시 이미징 캡처를 제공하고 기본적으로 프로세서에 통합된 ISP, GPU 및 AI 엔진에 직접 연결되며 NVIDIA Jetson 같은 인기 있는 제품군에서 SoC(System-on-Chip)로 제공된다. 비전 엔지니어와 개발자를 위해 이러한 모듈은 시장 출시 시간을 단축하고 프로토타이핑에서 테스트 및 대량 생산에 이르는 리소스를 최적화한다.
▲ 교체 가능한 센서 모듈 및 어댑터의 FRAMOS 에코시스템 ▲ 표준화된 커넥터
FRAMOS의 센서 모듈 및어댑터 에코시스템
이미징 전문업체인 FRAMOS는 이 모듈식 접근 방식을 전문화했 다. 바로 사용할 수 있는 센서 모듈 외에도 FRAMOS 임베디드 비전 에코시스템은 센서 모듈에서 프로세싱 보드까지 표준화된 연결을 제공한다. 이러한 결합 인터페이스를 사용하면 모든 센서 모듈을 지원하는 프로세서 보드를 쉽게 만들 수 있다.
FRAMOS의 제품 관리자인 André Brela는 “모든 단일 구성 요소는 서로 다른 방식으로 교환 가능하고 쉽게 통합되며 맞춤형 또는 참조 설계로 랙에서 사용할 수도 있다. 올바른 부품을 선택하는 것은 고객의 몫이다”라고 말했다.
Brela에 따르면 이러한 제품은 비전 개발자와 엔지니어가 작업 개념 증명에 신속하게 도달하고 소스의 지원을 받아 최종 제품으로 발전시키는 데 필요한 도구를 제공한다.
▲ 풍부한 개발자 키트와 함께 제공되는 FRAMOS 단일 및 다중 하위 시스템
제품 개발 프로세스는 크게 5단계로 구성된다. 1단계는 아이디어가 제품에 유효한지 확인하기 위해 테스트되는 개념 증명이다. 이시점에서 엔지니어는 센서와 프로세서의 선택이 최종 시스템에 적합한지 확인해야 한다.
필요한 속도로 센서에서 올바른 이미지 데이터를 얻을 수 있고 프로세서가 이 데이터를 처리하고 애플리케이션 요구 사항을 충족하는 데 필요한 결과를 제공할 수 있는지 확인한다. 이 단계에서 FRAMOS 센서 모듈을 사용하면 엔지니어는 다양한 센서 및 처리 플랫폼 중에서 선택하여 성능 저하 없이 빠른 솔루션을 찾을 수 있다.
FRAMOS의 기술 서비스 관리자인 Chris Baldwin은 단일 및다중 센서 시나리오용 FRAMOS 개발 키트를 언급하면서 “키트를 구매하고 실행하는 것과 같다. 엔지니어는 5개의 모듈, 2개의 어댑터 보드, 1개의 프로세서 보드를 구입하여 가장 적합한 조합 을 확인할 수 있다. 다양한 옵션 중에서 선택할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 센서와 프로세싱 보드를 사용하고 모두 동시에 실행할수 있다”고 말했다.
동일한 기본 플랫폼에서 처리 수준이 다른 두 시스템을 병렬로 개발할 수 있다. 센서 모듈은 센서 평가 키트로도 사용할 수 있지만 최종 제품에 근접하게 더 쉽게 실행할 수 있기 때문에 더 낫다.
소프트웨어 개발자는 하드웨어 팀이 최종 하드웨어 설계 작업을 병행하는 동안 전체 키트를 사용하여 애플리케이션 개발을 시작할 수 있다.
기술적인 관점에서 엔지니어는 에코시스템을 활용하여 원시 이미지 데이터의 전체 스트림에 액세스할 수 있으며 개별 이미지 센서뿐만 아니라 전체 시스템을 최고 속도로 사용할 수 있다.
이것은 검증 및 테스트를 위해 센서 모듈을 더 좋게 만든다. 엔지 니어는 제어되고 친숙한 개발 환경에서 여러 SKU, 여러 가격대및 옵션을 평가하면서 몇 분 안에 이미지를 얻을 수 있다. 그들은 Linux 기반이고 Open CV를 지원하며 훌륭한 지원 커뮤니티의 지원을 받는 오픈 소스 소프트웨어의 이점을 누릴 수 있다. 알려진 좋은 소리부터 시작하여 하드웨어는 개념 증명을 간단하고 빠르고 성공적으로 만드는 데 핵심이다.
두 번째 단계인 프로토타이핑 단계에서 센서 모듈은 작업 참조를 제공하여 새로운 하드웨어 및 소프트웨어 디버깅을 지원하는 평가 플랫폼에서 테스트 벤치를 생성한다. 프로토타입은 최종 제품의 첫 번째 샘플이므로 최종 소프트웨어를 실행하는 모든 ISP/FPGA 및 또는 마이크로 프로세서를 포함하여 필요한 모든 기능이 있어야 한다. 엔지니어에게 모듈은 자체 하드웨어를 만들고 센서에 인터페이스하고 모든 하드웨어를 쉽게 테스트할 수 있는지 확인하는 방법에 대한 훌륭한 예이다.
센서 모듈은 검증된 하드웨어와 함께 제공되므로 “하드웨어 또는 소프트웨어 버그입니까?”라는 질문에 쉽게 대답할 수 있다. 엔지니 어는 사운드 구성 요소를 사용하여 문제의 원인을 추적할 수 있다.
다양한 센서와 프로세싱 보드 조합을 시도하는 것은 보드를 함께 클릭하는 것만큼 쉽다. 따라서 센서 선택은 자유와 유연성을 가져오면서 개발을 지배하지 않을 것이다. 모듈식 접근 방식은 LEGO를 가지고 노는 것과 같으며 동종 개발을 허용한다. 설계를 검증하는 데 사용할 수 있는 충분한 보드가 있는지 확인하기 위해 여러 프로토타입 보드를 구축할 필요는 없다. 프로토타입과 최종 제품에 대한 기존 설계를 활용하면 원래 구성 요소 설계의 실수를 수정하기 위해 불필요한 수정 작업이 필요하지 않다.
▲ FRAMOS 센서 모듈은 다양한 센서 모델 및 기능과 함께 사용할 수 있다.
프로토타입 제작이 성공적으로 완료되면 파일럿 생산 단계가 시작 된다. 이 단계에서 센서 모듈은 맞춤형이든 아니든 표준 모듈식 하드웨어에 의존할 수 있는 기능을 다시 제공한다. 첫 번째 생산 실행은 일반적으로 가장 중요하다. 제조 엔지니어는 센서 모듈을 사용 하여 제품의 첫 번째 배치에 CM(Contract Manufacturing, 계약 제조) 생산 문제가 없는지 확인하여 효과적으로 100% 수율을 달성할 수 있다. 회사의 경우 이는 갑작스러운 판매 요구에 빠르게 대응 하거나 다른 대상 그룹에 대해 다른 모델을 빠르게 만들 수 있다. 쉽게 연결할 수 있는 하드웨어가 있으면 제조 공정이 더 간단하고 안정적이다. 기성 제품 또는 맞춤형 제품을 사용하면 재고 수준을 낮게 유지할 수 있으며, 이는 제품에 여러 빌드 옵션이 있고 다양한 센서 및 센서 기술을 사용하며 리드 타임이 매우 긴 경우에 특히 중요하다. 들어오는 테스트 및 QC는 또한 에코시스템의 일부를 활용하여 CM에서 새로 구축된 구성 요소를 테스트하여 작동 및 사양 준수를 확인할 수 있다. 다시 말하지만, 이 단계에서첫 번째 실행 설계가 CM에서 구축되는 동안 생태계 구성 요소로 생산 테스트 스위트를 생성할 수 있으므로 출시 일정을 더욱 개선할 수 있다.
대량 생산은 4단계이며 제품 BOM 비용 및 현금 흐름에 대한 센서 모듈의 이점을 얻는다. 소량 생산(1만개 미만)의 경우 합리적인 가격의 모듈은 여러 고객과 작업하는 한 CM의 전체 구매력을 활용 하는 동시에 쉬운 제품 제조 프로세스와 단순화된 입고 검사를 통해 비용을 절감한다.
여느 회사와 마찬가지로 소규모 회사의 경우 더 중요한 것은 현금 흐름이 항상 큰 관심사이다. 공급업체의 선반에 이미 있는 센서 모듈을 사용하면 부품 리드 타임을 충당하기 위해 재고를 휴대할 필요가 최소화되는 동시에 신제품이 시장에서 채택 주기가 길어질 경우 초과 재고로부터 보호할 수 있다.
이것은 품질 문제를 갖고 싶어하는 마지막 지점이다. 소량 제조 에서 대량 제조로 전환하는 회사는 한 CM에서 숙련된 노동력이 부족한 외국에 있을 수 있는 다른 CM으로 이동할 때 예기치 않은 문제가 몰래 발생하는 경우가 많다. 따라서 모듈을 사용하면 공급망 내 변경의 영향을 최소화하면서 볼륨에 따라 BOM 비용을 확장하는 동시에 이러한 문제를 완화할 수 있는 강력하고 저렴한 접근 방식을 제공한다.
▲ FRAMOS는 센서 모듈 공급업체이자 원 컨택 소스(one-contact-source) 로서 전체 공급망과 모든 구성 요소의 올바른 상호 작용을 책임진다.
센서 모듈의 장점은 제품이 개발되어 시장에 출시되었다고 해서 그치지 않는다. 5단계는 혁신에 관한 것이며 차세대 제품을 가능 하게 하는 빠른 방법을 설명한다. 에코시스템에 대한 깊은 이해를 바탕으로 엔지니어는 다양한 센서 또는 프로세서와 같은 새로운 구성 요소를 살펴보고 기존 제품을 더욱 확장할 수 있다. 새 구성 요소를 쉽게 지원하는 기존 제품에 신속하게 추가하고 성능을 확인할 수 있다.
PoC를 빠르게 만들고 이 신제품이 이전보다 더 빨리 시장에 출시됨에 따라 이 차세대 제품의 빠른 설계 및 개발이 경쟁을 더욱 가속화할 수 있게 된다. 모듈식 설계는 기본 플랫폼인 센서와 프로세서의 간단한 교환을 허용하는 생태계를 활용하기 때문에 기술의 증분 또는 대규모 단계를 통합할 수 있다. 이 접근 방식은 신 제품에 혁신을 구현할 때 더 간단하고 위험이 적은 R&D 선택을 허용한다.
올바른 모듈 선택시 고려 사항
어떤 모듈을 선택해야 하는지에 대한 질문에는 항상 센서 특성을 애플리케이션 요구 사항과 일치시키는 것이다. 광학 형식, 해상 도, 셔터 유형 및 픽셀 크기와 같은 정보가 모두 핵심이며 엔지니 어는 다양한 제조업체의 센서와 함께 사용 가능한 광범위한 센서 모듈 중에서 선택할 수 있다.
또한 클럭 주파수, 전압 및 데이터 형식과 같은 센서 인터페이스 사양과 렌즈 마운트, 크기, 작동 온도 및 습도 값과 같은 기계 및 환경 사양은 이미징 시스템의 성능을 최대화하는 올바른 모델을 선택하는 데 도움이 된다. 또한 프로세싱 보드의 모듈에 대해 작동하는 소프트웨어 드라이버가 있으면 제품 개발에 필요한 시간이 크게 줄어든다. 소프트웨어 엔지니어는 이러한 드라이버가 구축되는 방식, 지원하는 OS 및 최종 시스템에서 처리 능력을 더욱 확장하기 위해 사용할 수 있는 추가 처리 라이브러리를 알아야 한다.
센서 모듈 및 기타 어댑터 보드의 기계 도면을 통해 CAD 프로그램에 빠르고 쉽게 통합할 수 있다. 그런 다음 기계 엔지니어는 보드와 센서의 크기와 배치를 고려하여 광학 장치가 모두 센서의 광학 중심에 정렬되도록 하여 최종 설계에 통합하는 방법을 설계할 수 있다.
데이터시트는 하드웨어 엔지니어가 이러한 구성 요소를 설계 하기 위한 주요 정보 소스이다. 그들은 커넥터 핀아웃을 설명하고 새로운 설계에 활용할 수 있도록 각 모듈의 전기적 세부 정보를 제공한다. 또한 회로도, 거버(gerbers) 및 레이아웃 파일이 제공 되어 이러한 엔지니어가 재설계하고 최종 설계에 보다 밀접하게 통합하는 동시에 필요하지 않은 부분을 제거하여 설치 공간을 최소화하고 비용을 줄일 수 있다.
전체 FRAMOS 에코시스템은 평가 및 프로토타이핑 단계에서 시간과 리소스를 절약하는 데 매우 유용하다. 첫 번째 프로덕션 시스템이 구축되면 생태계 구성 요소를 알려진 작업 시스템에 대한 참조로 사용하여 문제를 보다 쉽게 추적할 수 있다. 그런 다음 동일한 구성 요소를 조정하여 CM에서 제작 중인 신제품에 대한 테스트 고정 장치의 일부로 사용하거나 생산 현장에서 구성 요소 조립을 검증할 수 있다.
자료제공: Framos(www.framos.com)
