Sistemas de AOI de alta precisión con solución de memoria NVMe

Los sistemas de AOI (Automatic Optical Inspection – Inspección Óptica Automatizada) se pueden combinar en tareas de reconocimiento simultáneo de arriba abajo y de abajo hacia arriba (SMD/THT) de ensamblajes de uno o dos lados durante la producción en curso.
El procedimiento ofrece mejoras significativas en tiempo, gestión y coste en líneas de producción totalmente interconectadas y sistemas de fabricación autónomos. Además de ser capaz de alcanzar el máximo rendimiento posible, la unidad informática también necesita cumplir los estándares industriales. Durante el proceso de producción, los actuales sistemas de AOI llevan a cabo un gran número de inspecciones exhaustivas y minuciosas de datos de imágenes capturadas, como:
• Inspección de presencia y polaridad de componentes THT y SMD
• Inspección de ángulos de empaquetado de 0 – 360°
• Posición exacta del componente (inclinación y ángulo)
• Inspección de junta de soldadura en todos los componentes (SMD y THT)
• Test de cortocircuito (puentes de soldadura)
• Verificación del tipo de componente
• Test de display (matriz de puntos, multi-segmento, LCD y LED)
• Lectura de código de barras vía cámara
• Verificación de parámetros / test de muestra inicial
Esto requiere una o varias unidades informáticas de elevado rendimiento. En la versión múltiple, garantizan un procesamiento paralelo de los datos de inspección capturados, que se pueden combinar automáticamente y, por lo tanto, optimizar la gestión de reparación de muestras. Además, para aumentar la velocidad de inspección, los módulos de imagen deben ser controlados y coordinados de manera inteligente en el momento de la captura y la exposición. A la hora de incorporar el sistema de AOI en un proceso de fabricación inteligente que abarque todos los aspectos de Industry 4.0, la unidad informática debería, de algún modo, cumplir los estándares TI tradicionales. Los beneficios adicionales incluyen, al menos, dos accesos de redes redundantes para aumentar la estabilidad de sistema con el objetivo de soportar la red de producción y la red TI tradicional. También se necesita una plataforma de estación de trabajo con la correspondiente tarjeta gráfica industrial para satisfacer los requerimientos de rendimiento de CPU y GPU.
Como los sistemas de AOI suelen estar en uso durante largos periodos de tiempo, la plataforma debe ofrecer disponibilidad a largo plazo y estabilidad de revisión. Todos estos requisitos los cumple la Fujitsu Extended Lifecycle Mainboard D3348-B. De hecho, la placa, que ofrece un ciclo de vida ampliado, se encuentra disponible en la última versión B2 hasta el final de 2018 y, por lo tanto, es más duradera que otras mainboards del mercado equipadas con el Intel ™ C612 Chipset. Esto se complementa con un estricto control de revisión y la gestión profesional del ciclo de vida que también incorpora ECNs para actualizaciones de BIOS. Con los nuevos procesadores Broadwell-E y la tarjeta riser Dual M.2 D3352-A2 (opcional) con soporte NVMe, la placa base alcanza niveles de rendimiento muy superiores.

Nuevo nivel de rendimiento con NVMe

NVMe (NVM Express) es una especificación de interfaz para acceso a memorias no volátiles (NVM) – SSDs basados en Flash – unidas vía PCI Express. NVMe ha sido diseñada desde el inicio con la misión de sacar el máximo partido a la baja latencia y al paralelismo interno de PCI Express SSDs, mediante la imitación del paralelismo de CPUs, plataformas y aplicaciones. Esto no era posible con AHCI (Advanced Host Controller Interface – Interfaz de Controlador Host Avanzada). Esta especificación fue desarrollada cuando los sistemas de memoria se basaban en medios magnéticos giratorios (hard disk drive – disco duro) mucho más lentos. Como consecuencia, AHCI no puede beneficiarse de todas las ventajas proporcionadas por los SSDs.
Por el contrario, NVMe es capaz de aprovechar el paralelismo en hardware y software que, manifestado por las diferencias en profundidad de líneas de comando, eficiencia del proceso de interrupción, número de accesos de registro sin caché, paralelismo ilimitado y threads, así como por mayor eficiencia para comandos de 4 kB – se traduce en aumento de rendimiento en varias áreas. Esto hace que NVMe resulte particularmente interesante para los sistemas de AOI que procesan enormes cantidades de datos, como es el caso de aquellos sistemas que necesitan gestionar y guardar datos de imágenes relativamente complejos en el menor tiempo posible. También se puede mejorar la preparación de datos para otros sistemas, como los de producción o los de bases de datos. Además, la mainboard D3348-B2 se presenta con siete slots PCIe, EtherCAT con soporte de puertos Dual-Intel LAN y diversas opciones de conectividad, destacando diez puertos SATA con soporte RAID para discos duros grandes.

CPU Intel™ de la familia Broadwell-E

Aparte de los procesadores Intel ™ Haswell Xeon® E5-16xx/26xx V3, i7-59xx (Haswell-E) y Core® i7-69xx (Broadwell-E), la placa base D3348-B2 también soporta procesadores Broadwell-E y Xeon® E5-16xx/26xx V4. Poseen una frecuencia operativa de hasta 3.70 GHz, que puede llegar a los 4.00 GHz usando Intel™ Boost Technology 2.0. Hasta 22 núcleos, incluyendo hyper threading para un total de 44 threads, hasta 55 MB de caché y DDR4 ECC RAM garantizan un rendimiento imbatible. Lanzadas en el primer trimestre de 2016, estas CPUs disponibles a largo plazo respaldan hasta 40 lanes PCIe, lo que permite el suministro nativo de dos tarjetas gráficas con 16 lanes PCIe y posibilita la realización de grandes operaciones informáticas paralelas mediante varios estándares, como CUDA y OpenCL.
A diferencia del chip Intel™ X99, el C612 Chipset de Intel™ dota de numerosas ventajas a aplicaciones profesionales como los sistemas de AOI. Entre los beneficios destacan disponibilidad ampliada, soporte de ECC, compatibilidad con procesadores Intel™ Core® i7 y Xeon®, capacidad de gestión vPRO/iAMT y tecnología de ejecución fiable. Las características especiales como Watchdog, 24/7 Design o Erase Disk – una función BIOS para borrar datos sensibles del disco duro empleando tecnología de cifrado seguro – vuelven a subrayar las prestaciones industriales de la mainboard de Fujitsu.

Tensión de alimentación eficiente y fiable

También resulta esencial un alto nivel de fiabilidad y redundancia en la tensión de alimentación de los sistemas de AOI. La fuente (PSU) FSP700-70RGHBE1 de FSP es muy recomendable en esta tarea, ya que es uno de los pocos sistemas de alimentación de servidor y almacenamiento redundante en tener el certificado 80 Plus Gold, ofrecer una eficiencia de hasta el 90 por ciento con una carga del 50 por ciento y aportar compatibilidad con todos los chasis ATX estándares. Esta fuente de alimentación PS/2 cumple los estándares ATX 12V de sobremesa y EPS 12V de servidor, siendo idónea en múltiples PCs industriales y también es compatible con chasis de servidor de montaje en rack de 3U o mayor altura. Así, los últimos sistemas Dual-GPU se pueden alimentar de forma fiable y eficiente y de manera redundante. La PSU ha sido diseñada para rendir en aplicaciones 24/7 con una temperatura ambiente de hasta +50 °C.
Gracias a su capacidad hot swappable, la unidad FSP700- 70RGHBE1 se puede reemplazar sin parar la carga. Además, es totalmente redundante con cada una de las dos fuentes con su propio patillaje de salida. Bajo condiciones operativas normales, las dos fuentes de alimentación comparten la carga para dotar de una entrega eficiente y estable. La PSU supera los requerimientos de construcción de grado servidor como consecuencia de su ventilador con dos rodamientos de bolas, condensadores premium, OCP (over current protection – protección ante elevación de corriente), SCP (short circuit protection – protección ante cortocircuito), OVP (over voltage protection – protección ante sobretensión), FFP (fan failure protection – protección ante fallo de ventilador) y alarma mediante LED.
 
Autor: Tobias Zilly – Product Sales Manager de Embedded Boards & Systems de Rutronik
www.rutronik.com