Perché un minore utilizzo computazionale può essere la scelta migliore per gli HMI industriali

Le interfacce uomo-macchina (HMI) guidate dall'AI si stanno diffondendo in tutti i tipi di automazione industriale, sostituendo rapidamente le vecchie interfacce basate su pulsanti e interruttori. È facile capire perché: i display interattivi aiutano gli operatori a lavorare in modo efficiente, e le capacità dell'IA come i comandi vocali a mani libere o i controlli di presenza dell'operatore portano ancora maggiori benefici.

C'è solo un problema: le soluzioni HMI tradizionali sono spesso eccessive per queste applicazioni emergenti, aggiungendo costi, consumo energetico e complessità del sistema non necessari.

Oggi, c'è una soluzione che colpisce il punto giusto. Il SOM-SMARC-MX93, costruito attorno al processore NXP i.MX 93, è una piattaforma a basso consumo che fornisce il giusto livello di prestazioni. È progettato per rendere più facile che mai la costruzione di HMI scalabili e convenienti, incorporando capacità di IA efficienti direttamente dove sono più necessarie.

Display di medie dimensioni con funzionalità immediatamente chiare

Nelle applicazioni industriali, l'obiettivo è una comunicazione chiara e immediata, non un'esperienza cinematografica. Per compiti di controllo di base, un semplice display da 7 a 10 pollici con una risoluzione di 720p o 1080p è più che sufficiente per mostrare dati cruciali come lo stato della macchina, avvisi o interfacce utente. Questo approccio mantiene gli operatori informati senza gonfiare i requisiti di sistema e i costi, e i processori applicativi come l'NXP i.MX 93 sono progettati proprio per questo approccio "della giusta dimensione".

Utilizzare un processore efficiente ha benefici oltre al costo. Molte HMI devono operare in involucri senza ventole, rendendo la gestione termica una preoccupazione primaria, e una piattaforma a basso consumo minimizza questi requisiti di raffreddamento. Anche in questo caso, l'i.MX 93 ha molto da offrire. Essendo il primo del suo genere a utilizzare core efficienti Arm Cortex-A55, l'i.MX 93 è specificamente progettato per minimizzare l'uso di energia a livello di sistema.

Modelli di IA semplici per una valutazione efficiente dei dati

Anche le HMI relativamente di base ora devono supportare alcune funzionalità di AI. A prima vista, potrebbe sembrare che l'AI richieda hardware ad alte prestazioni, sia all'interno dell'HMI stessa che nel cloud. In realtà, molti workload AI possono essere gestiti da hardware a basso consumo, direttamente a livello di campo. I casi d'uso tipici delle HMI includono:

• Controllo vocale, ad esempio in ambienti dove il contatto fisico è proibito (ad es. produzione alimentare o camere bianche)
• Rilevamento di presenza o notifiche visive di base (ad es. per rilevare se un operatore è presente al terminale)
• Pre-elaborazione locale dei dati dei sensori prima di inviarli a un PLC di livello superiore o a una piattaforma cloud

L'i.MX 93 è ideale per queste applicazioni. Presenta il micro-NPU Arm Ethos-U65 integrato, che è specificamente ottimizzato per modelli di Machine Learning (ML) a basso consumo. Elaborare i compiti di AI direttamente sul dispositivo con questo NPU riduce la latenza, protegge i dati sensibili e risparmia larghezza di banda, tutto senza la necessità di hardware costoso e affamato di energia.

Da entry-level a high-end

Il SOM-SMARC-MX93 aiuta i progettisti a catturare tutti questi benefici incorporando il processore i.MX 93 in un modulo di calcolo SMARC basato su standard. Questo modulo include memoria, archiviazione e altri componenti di sistema principali e può essere facilmente integrato nei progetti HMI.

Ciò che il processore applicativo i.MX 93 a bordo del SOM-SMARC-MX93 non include, in molti modi, beneficia le applicazioni smart home, retail e di energia rinnovabile a basso consumo tanto quanto ciò che include. Un'attenta analisi di mercato e pianificazione del portafoglio da parte di NXP ha prodotto un SoC basato sull'architettura eterogenea Energy Flex, che presenta:

• 1-2 CPU Arm Cortex-A-class rispetto a un massimo di sei processori applicativi nelle SKU di fascia alta della linea i.MX 9x
• Arm Cortex-M33 ultra-efficiente per compiti di rilevamento in tempo reale e a basso consumo
• Un NPU Arm Ethos U-65 per l'elaborazione ultra-efficiente dei carichi di lavoro ML

Il chip rinuncia anche a un'unità grafica intensiva relativamente affamata di energia e costosa e implementa invece un Compositore Hardware più semplice capace di funzioni come fusione/composizione, ridimensionamento e conversione dello spazio colore.

L'NXP i.MX 93, efficiente dal punto di vista energetico e conveniente, fornisce la base per linee di prodotti "good-better-best" (GBB, o “tiered pricing”) che sfruttano piattaforme hardware come il SOM-SMARC-MX93 all'estremità del valore della scala. Tuttavia, il SOM-SMARC-MX93 supporta l'alta definizione (HD) 1080p60 con MIPI-DSI o 720p60 con video LVDS, nonché doppia Ethernet Gigabit, quattro USB 2.0 e connettività Wi-Fi e Bluetooth, rendendo il SECO SMARC SOM una scelta eccellente nei progetti HMI entry-level, ad esempio.

Indipendentemente dal livello del prodotto, gli OEM o gli integratori di sistema possono sempre integrare le piattaforme hardware SECO con la distribuzione Linux basata su Yocto Clea OS, che aggiunge intelligenza, connettività, gestione remota e aggiornabilità ai terminali e display edge precedentemente "stupidi". Clea OS è progettato per facilitare la conformità alla sicurezza informatica con la Direttiva sulle apparecchiature radio (RED) aggiornata dell'UE per la sicurezza informatica.

Supporto software completo

Clea OS è un componente del framework software Clea di SECO, che SECO offre come piattaforma che estende le soluzioni HMI e altri dispositivi edge con funzionalità Internet of Things (IoT) come gestione dei dispositivi, analisi e comunicazione dei dati, distribuzione del software e connettività. Grazie a funzioni di gestione e aggiornamento centralizzate altamente scalabili, anche grandi flotte di dispositivi HMI possono essere gestite in modo affidabile, con uno sforzo manuale minimo. Clea garantisce anche che le patch di sicurezza, le nuove funzionalità e gli aggiornamenti dei modelli di IA vengano distribuiti regolarmente.

Inoltre, Clea supporta la tecnologia EdgeLock 2Go di NXP, un servizio per la fornitura e la gestione di dispositivi edge che facilita l'installazione remota di certificati di sicurezza e chiavi.

Conclusione

Nel mondo dell'automazione industriale, con le sue moderne HMI e display, la massima potenza di calcolo non è sempre necessaria. Spesso, il successo risiede nel trovare il giusto equilibrio tra efficienza energetica, affidabilità, scalabilità e facilità di integrazione. Le piattaforme HMI semplici basate su processori efficienti dal punto di vista energetico, come quelle offerte da NXP Semiconductors, offrono esattamente questo: aprono nuove opportunità per applicazioni industriali scalabili, convenienti e intelligenti.

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