Thiết kế thành công ngay từ lần đầu tiên nhờ vào quy trình Xpedition.
Giao diện thiết kế và xác minh hệ thống điện tử của kỹ sư Robert Turzo. Lưu ý sự tương quan giữa phép đo trong phòng thí nghiệm (nền) và mô phỏng HyperLynx.
Về Pleora Technologies
Pleora Technologies được thành lập vào năm 2000 với mục tiêu cung cấp video thời gian thực qua Ethernet cho các ứng dụng thị giác máy (machine vision) yêu cầu độ tin cậy cao.
- Trụ sở chính: Ottawa, Ontario, Canada
- Sản phẩm: HyperLynx SI/PI/Thermal, Xpedition Enterprise
- Ngành: Hàng không – Quốc phòng
Thách thức
- Theo kịp yêu cầu về diện tích, điện năng và băng thông của khách hàng
- Duy trì tính cạnh tranh trong một thị trường chuyển động nhanh và nhanh chóng áp dụng công nghệ mới
- Đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật khắt khe
- Thiết kế phải chịu được xung điện
- Yêu cầu thu nhỏ kích thước thiết bị
Chìa khóa thành công
- Áp dụng chuẩn hóa
- Giảm số lần lặp lại thiết kế và rút ngắn thời gian ra thị trường
- Tái sử dụng thiết kế một cách hiệu quả
- Mô phỏng ở cả giai đoạn sơ đồ nguyên lý và bố cục mạch
- Sử dụng định tuyến phác thảo (Sketch Routing)
Kết quả
- Thành công ngay từ lần thiết kế đầu tiên
- Nâng cao năng suất khi thiết kế các hệ thống phức tạp
“Đây là một cách tiếp cận đặc biệt trong việc thiết kế PCB. Chúng tôi gửi cho hai đơn vị gia công khác nhau và nhận được hai kết quả khác nhau, nhưng kết quả từ HyperLynx lại trùng khớp hoàn toàn với sản phẩm thực tế. Kết quả xác minh cho bảng mạch thật khớp với mô phỏng đến từng chi tiết.” — Robert Turzo, Kỹ sư thiết kế phần cứng chính (PCB), Pleora Technologies
Pleora – Mở rộng công nghệ và thị trường
Được thành lập để cung cấp video thời gian thực qua Ethernet, hiện nay Pleora phục vụ hai thị trường chính.
Với thị trường thị giác máy, Pleora cung cấp giải pháp kết nối phần cứng và phần mềm giúp đơn giản hóa việc truyền video và dữ liệu thời gian thực giữa camera, cảm biến và bộ xử lý. Khách hàng bao gồm các nhà thiết kế thiết bị hoặc hệ thống tích hợp, từ thiết bị hình ảnh như camera, tấm cảm biến X-quang cho tới hệ thống hoàn chỉnh như robot và công cụ kiểm tra chất lượng.
Đối với thị trường sản xuất, Pleora cung cấp hệ thống dựa trên camera và bộ ứng dụng sử dụng thị giác máy và trí tuệ nhân tạo để tự động hóa, số hóa quy trình, giảm lỗi và chi phí nhưng vẫn đảm bảo chất lượng.
“Giống như hầu hết các thị trường công nghệ, lĩnh vực thị giác phát triển rất nhanh và sẵn sàng áp dụng công nghệ mới. Thách thức của chúng tôi là theo kịp yêu cầu về kích thước, điện năng và băng thông của khách hàng,” — Ed Goffin, Quản lý Marketing cấp cao, Pleora Technologies.
Chuẩn hóa giúp tăng tốc kết nối
“Chúng tôi thiết kế các giải pháp giao tiếp nhúng nhằm chuẩn hóa kết nối và truyền video cho các ứng dụng đòi hỏi độ tin cậy cao,” — Robert Turzo, Kỹ sư thiết kế PCB chính, Pleora.
Ví dụ, trong lĩnh vực an ninh và quốc phòng, sản phẩm của Pleora giúp kết nối mạng giữa nhiều loại camera, cảm biến, bộ xử lý và màn hình từ các nhà cung cấp khác nhau, mang đến khả năng nhận biết tình huống tại chỗ theo thời gian thực cho các tổ lái phương tiện.
Cách tiếp cận dựa trên chuẩn hóa giúp đơn giản hóa việc tích hợp các thiết bị khác nhau và giảm chi phí. Trong các ứng dụng quân sự, yêu cầu tích hợp các giải pháp từ nhiều nhà cung cấp trong khi vẫn tuân thủ tiêu chuẩn quốc phòng là tối quan trọng.
Chuẩn hóa cũng tạo điều kiện thuận lợi để ứng dụng thị giác máy vào các lĩnh vực mới như y tế, an ninh và quốc phòng.
Bộ chuyển đổi video mở rộng đầu tiên trên thị trường
Điển hình cho cách tiếp cận của Pleora là thiết kế RuggedCONNECT Smart Video Switcher – một thiết bị độc lập tích hợp cao, có khả năng thu nhận, xử lý và hiển thị dữ liệu video cảm biến theo thời gian thực cho các ứng dụng như nhận biết tình huống địa phương (LSA) và tăng cường tầm nhìn cho lái xe (DVE).
Sử dụng Gigabit Ethernet giúp thiết bị linh hoạt đáp ứng nhiều yêu cầu dự án. Đây là bộ chuyển video mở rộng đầu tiên trên thị trường cho phép tích hợp thêm số lượng đầu vào và đầu ra video tùy theo hệ thống lái xe.
Thiết bị còn tích hợp GPU và phần mềm hỗ trợ tăng cường video nhờ AI và thị giác máy tính để hỗ trợ quyết định trong các tình huống LSA và hệ thống hỗ trợ lái xe (ADAS).
Dự án khởi nguồn từ nhu cầu của một khách hàng yêu cầu hệ thống gồm 13 bảng mạch, mỗi bảng có chức năng riêng biệt nhưng phải cùng đặt trong một khung cơ khí duy nhất.
“Thách thức lớn nhất là giao tiếp 3G HD SDI – cho phép thu tín hiệu camera 3G HD SDI thời gian thực, không trễ, và đầu ra cũng nằm trong cùng một thiết bị,”— Turzo giải thích.
“Điều này yêu cầu tích hợp 16 đầu vào analog cho camera và đảm bảo đủ không gian cho chức năng máy chủ định tuyến.”
Các bảng mạch này phải đạt chuẩn MIL-STD-1275, nghĩa là có thể hoạt động trong xe quân sự với điện áp cao và chịu được xung điện đến ±250 V. Đồng thời, chúng phải cực kỳ “yên tĩnh” về nhiễu điện từ, vì tiêu chuẩn MIL-STD yêu cầu phát xạ thấp hơn 20 dB so với thiết bị dân dụng chuẩn FCC A&B.
Kiểm tra hiệu suất hệ thống đa bảng mạch trong phòng thí nghiệm
Đổi mới nhanh hơn
Pleora sử dụng bộ công cụ thiết kế hệ thống điện tử của Siemens gồm Xpedition™ Enterprise và HyperLynx™ để đáp ứng yêu cầu kỹ thuật cao, giảm số lần lặp và đẩy nhanh thời gian đưa sản phẩm ra thị trường.
Họ dùng chức năng kiểm tra quy tắc thiết kế (DRC) trong Xpedition Layout cùng trình quản lý ràng buộc (Constraint Manager) để xác định tín hiệu quan trọng, đảm bảo phát hiện sớm lỗi.
Dù 13 bảng là các thiết kế khác nhau (không phải biến thể đơn giản), Pleora vẫn tận dụng khả năng tái sử dụng thiết kế bằng cách nhân bản và tùy chỉnh mẫu thiết kế ban đầu. Với trình chỉnh sửa ràng buộc trong Xpedition và khả năng chia sẻ dữ liệu thiết kế giữa nhiều PCB, thời gian thiết kế được rút ngắn đáng kể.
“Tôi chưa bao giờ phải làm cùng một việc hai lần,” — Turzo chia sẻ.
“Bảng mạch này dùng tới 7 loại lỗ khoan (vias), tôi đã xuất chúng vào thư viện trung tâm trong Xpedition.”
Với các kết nối như DDR3/DDR4, độ chính xác là yếu tố sống còn, do đó sử dụng trình quản lý ràng buộc và trình dò lỗi (hazard explorer) của Xpedition là giải pháp tin cậy hơn so với thao tác thủ công.
“Nếu không có tính năng Sketch Router trong Xpedition, việc định tuyến bảng mạch này là bất khả thi,” — Turzo khẳng định.
Phân tích giúp thành công ngay từ lần đầu
RuggedCONNECT Smart Video Switcher bao gồm 5 kiểu xếp lớp (stack-up) khác nhau – 4 bảng mạch cứng và 1 bảng mạch cứng-mềm (rigid-flex). Tất cả đều có đường truyền khống chế trở kháng và được kiểm tra thông số trở kháng bằng HyperLynx ngay từ đầu.
Tính toàn vẹn tín hiệu (Signal Integrity – SI) và toàn vẹn nguồn (Power Integrity – PI) cũng được mô phỏng xuyên suốt từ sơ đồ nguyên lý đến bố trí mạch nhờ HyperLynx, giúp bảng mạch đạt chuẩn chỉ sau một lần chỉnh sửa.
“Chúng tôi đã đi hai nơi gia công và nhận kết quả khác nhau, nhưng kết quả từ HyperLynx lại đúng hoàn toàn. Sản phẩm thật khi kiểm tra trùng khớp với mô phỏng từng điểm một,” — Turzo chia sẻ.
Thêm vào đó, dữ liệu nhiệt của PCB được trích xuất từ HyperLynx có thể chuyển trực tiếp sang phần mềm Simcenter™ FloTHERM™ của Siemens, giúp rút ngắn đáng kể thời gian mô phỏng nhiệt.
Mở rộng tiềm năng nhờ quy trình Xpedition
Nhờ sử dụng quy trình Xpedition flow, Pleora đạt được mọi yêu cầu thiết kế phức tạp: từ lỗ khoan sâu (buried vias), lỗ siêu nhỏ (stacked micro vias), bảng cứng-mềm, đến nhiều chu kỳ ép lớp – tất cả vẫn giữ được chiều cao tổng thể giữa các bảng và đảm bảo toàn vẹn tín hiệu.
“Thực hiện thiết kế này ngoài quy trình Xpedition Enterprise và HyperLynx là điều không thể, nhất là với khung thời gian mà dự án yêu cầu,” — Robert Turzo.
Thiết kế của Pleora không chỉ đáp ứng nhu cầu khách hàng mà còn đạt giải Nhất hạng mục hệ thống đa bảng mạch tại Giải thưởng Công nghệ Đổi mới XTIA lần thứ 29 của Siemens.
Được khởi xướng năm 1988 bởi Mentor Graphics (nay thuộc Siemens), đây là cuộc thi lâu đời nhất trong ngành thiết kế điện tử EDA, vinh danh những kỹ sư sử dụng công nghệ Siemens để vượt qua thách thức thiết kế hệ thống điện tử phức tạp và tạo ra sản phẩm hàng đầu.
Nhờ Xpedition và HyperLynx, Pleora không chỉ thành công ngay từ bản thiết kế đầu tiên mà còn nâng cao năng suất với những hệ thống vô cùng phức tạp. Siemens đang giúp Pleora tiếp tục dẫn đầu trong một thị trường luôn đổi mới và linh hoạt.
“Thực hiện thiết kế này ngoài Xpedition Enterprise và HyperLynx là điều hoàn toàn bất khả thi.” — Robert Turzo, Kỹ sư thiết kế phần cứng chính (PCB), Pleora Technologies.
(Nguồn: Siemens)
Tham khảo thêm:
Liên hệ với Vietbay để được tư vấn: