Pachube/Cosm

7 07 2012

Pachube (ahora se llamará Cosm)  es pionera en desarrollo de aplicaciones y servicios web para conectar personas y dispositivos. Es lo que se considera “el Internet de las Cosas”, un concepto global en el que todo está conectado (casas, móviles, coches, lámparas, pcs…) nacido en 2008 y del que se está comenzando a hablar muy en serio.

Con ésta adquisición LogMeIn pretende entrar en un comercio en auge que se supone llegará a conectar más de 50.000 millones de dispositivos (muy variados entre si, como hemos comentado) en un futuro muy próximo. Ésta tecnología podría ayudar a mejorar la calidad de vida actual así como dar el último impulso a proyectos tan famosos como las viviendas inteligentes o ciudades “tecnológicas” enteras.

LogMeIn es más que conocido por sus programas de interconexión de ordenadores y control remoto para asistencia, trabajo a distancia… así que con la adquisición veremos, quizá, una diversificación de mercado y una ampliación enorme del valor de la empresa.
Por supuesto, queda mucho para que el “Internet de las Cosas” se haga una realidad pero cada día son más los dispositivos y sensores inteligentes que rodean nuestras vidas e incluso nuestro propio cuerpo.
Comenzando por los más modernos teléfonos móviles, alarmas y coches hasta terminar por tejidos inteligentes, implantes electrónicos y computadores cada vez más potentes y pequeños (todo esto aderezado con “la nube” ) estamos viviendo una convergencia de tecnologías en las que, esperemos, todas formen parte de un ente común.

Go to Pachube is now Cosm

Para quien no lo conozca, Pachube es una web donde poder transmitir la información que generan nuestros dispositivos (lo que se conoce como Internet de las cosas). Todos alguna vez hemos creado/tenido un dispositivo que genera información que nos gustaría consultar: Un sensor de temperatura o de humedad, un contador de entradas a un recinto, cuantas veces se ha ejecutado un comando, etc. Cualquier cosa que queramos saber y se pueda medir es susceptible de usarse con Pachube. Eso si, nuestro dispositivo debe tener una conexión a Internet para poder subir los datos (Wifi, ethernet, GPRS u estar conectado a otro dispositivo que lo tenga como un PC). La ventaja es que mediante nuestro ordenador/móvil/tablet podremos consultar los datos que nuestro dispositivo envía en la web de Pachube de una forma gráfica. El servicio es gratuito, podemos hacer que nuestros feeds sean públicos o privados, podemos consultar el historial de datos y enviar alarmas y notificaciones a nuestros dispositivos. Tiene limitaciones como que no se puede hacer más de 100 peticiones por minuto, pero en la mayoría de los casos nos da de sobra.

Se van a explicar de una forma sencilla cómo enviar los datos, (para un detalle mayor se debe profundizar  la documentación).

Los pasos a realizar son los siguientes:

1-El primer paso  es registrarse en su web https://pachube.com/. Es un proceso sencillo y rápido( no pide mas que una dirección de correo  y un par de cosas mas).

2-Lo segundo es crear una key en el menú My keys. Esta sirve para poder autentificarnos en las acciones que enviamos a Pachube. Además se les asignan permisos para que pueda ser usando en cualquier feed, en todos nuestros feeds (públicos o privados) o en unos determinados feed de nuestra elección.

Además se les asigna los permisos de lectura de feeds, creación de feeds, actualización de feeds o borrado de feeds. Igualmente tiene restricciones avanzadas:

  • Ccaducidad de la key
  • Sólo dejar a una direccion  IP determinada
  • Acceder desde una URL concreta para ejecutar el comando.

La guardamos y ya nos aparecerá en el menú de My keys.

3-El siguiente paso es crear un feed en el menú Create a feed. Un feed no es nada más que un servicio donde se almacenarán los datos que envíe nuestro dispositivo y que puede ser consultado a posteriori. Puede ser creado directamente desde las web de Pachube o desde la API de Pachube. Para crearlo debemos rellenar datos sobre su nombre, la ubicación de nuestro dispositivo, si es privado (sólo lo podemos consultar nosotros) o público (cualquier puede consultarlo), etc.

4-Finalmente tenemos que añadir tantos datastreams como distintos datos envía nuestro dispositivo: Si por ejemplo es un sensor de temperatura y de humedad tendremos que dar de alta dos datastreams. Los datastreams necesitan un identificador único en ese feed, un tag (nombre) que lo identifique, un nombre de la unidad en que se va a medir y el símbolo que se usa para esa unidad de medida. Lo guardamos y ya nos aparece en el menú de My feeds.

5-Ahora si accedemos al menu de My feeds podemos ver nuestro feed y si pulsamos sobre el podemos observar entre otras cosas qué número único le ha asignado Pachube en el campo Website.

6-Para meterle datos simplemente tenemos que rellenar los datapoints, que son los datos de nuestro sensor. Podemos hacerlo manualmente desde la misma página del feed, pero no tiene sentido ya que se supone que será nuestro dispositivo (u otro intermediario) conectado a internet el que los proporcione. Este debe tener la opción de comunicarse mediante peticiones HTTP a la web de Pachube como por ejemplo con una placa netduino-plus utilizadno c#.

De un forma elemental si el dispositivo intermedio es un PC podéis usar curl mediante scipts o las librerías que vuestro dispositivo tenga para usar TCP/IP y HTTP por ejemplo mediante de una petición PUT para actualizar un feed que contiene como datastream  de ejemplo.

Me conecto al puerto 80 del host api.pachube.com y le envío esto:

PUT /v2/feeds/48063.csv HTTP/1.0
Host:api.pachube.com
Content-Length:6
X-PachubeApiKey:nL8l2h_XRp62DSXwV48jhFtjXtWSAKxZUmJUZlExNmpXOD0g

cpu,90
Después de lanzar esa petición, si todo ha ido bien, recibiremos esta respuesta del servidor de Pachube:

HTTP/1.1 200 OK
Date: Tue, 13 Mar 2012 16:22:37 GMT
Content-Type: text/plain; charset=utf-8
Connection: close
X-Pachube-Logging-Key: logging.AzQG9Tniho13k7PtFTBo
X-PachubeRequestId: a498efd825d85bbeaab4be98ba3fa014874ca175
Cache-Control: max-age=0
Content-Length: 1
Age: 0
Vary: Accept-Encoding

Que indica con el código 200 que todo ha ido bien y que se ha guardado el datapoint en nuestro datastream. En nuestra petición le hemos indicado la URL de nuestro feed con la extensión csv para indicar que los datos que queremos subir están en ese formato, pero también podemos subirlos en XML o JSON (ver aquí una guía rápida). También hemos de enviar la key que tiene permisos para escribir en nuestro feed. Finalmente enviamos los datapoints en formato <datastream>,<valor> (uno por línea).

Así si nos vamos a la URL de nuestro feed (en este caso https://pachube.com/feeds/48063) podremos ver toda la información del feed: nombre, localización, lectura de los datos en formato JSON, XML y CSV y finalmente un gráfico que podemos configurar a nuestro gusto para ver cómo han ido evolucionando los valores

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Cromalight. Una APP de iphone para controlar hasta 6 consumos e interface para cromoterapia con aplicaciones versátiles para la discapacidad

6 07 2012

Cromalight es una APP de iphone diseñada que se diseñó principalmente con el objetivo de ayudar a un niño discapacitado. La idea básica es
facilitarle a controlar un mínimo de interruptores de luz, timbres o electrodomésticos a distancia.

El proceso de diseño les hizo descubrir ARDUINO y sus componentes de fácil instalación y económicos, también fueron un poco más allá y agregaron el control RGB de una tira de leds.

Según Jean Pol de Cromalight :” Notamos que curiosamente podria servir no sólo para poner una luz de colores en el ambiente o como cromoterapia, sino también como un método de comunicación”.

Arduino es una plataforma de hardware libre, basada en una placa con un microcontrolador y un entorno de desarrollo, diseñada para facilitar el uso de la electrónica en proyectos multidisciplinares.

El hardware consiste en una placa con un microcontrolador Atmel AVR y puertos de entrada/salida. Los microcontroladores más usados son el Atmega168, Atmega328, Atmega1280, ATmega8 por su sencillez y bajo coste que permiten el desarrollo de múltiples diseños. Por otro lado el software consiste en un entorno de desarrollo que implementa el lenguaje de programación Processing/Wiring y el cargador de arranque (boot loader) que corre en la placa.

Arduino se puede utilizar para desarrollar objetos interactivos autónomos o puede ser conectado a software del ordenador (por ejemplo: Macromedia Flash, Processing, Max/MSP, Pure Data). Las placas se pueden montar a mano o adquirirse. El entorno de desarrollo integrado libre se puede descargar gratuitamente.

Al ser open-hardware, tanto su diseño como su distribución es libre. Es decir, puede utilizarse libremente para el desarrollo de cualquier tipo de proyecto sin haber adquirido ninguna licencia.

El proyecto Arduino recibió una mención honorífica en la categoría de Comunidades Digital en el Prix Ars Electronica de 2006

 

Más información en www.cromalight.com o en App Store





Aplicaciones y dispositivos tiflotécnicos.

1 07 2012

En la actualidad existen un gran número de aplicaciones y dispositivos tiflotécnicos.

Se deben distinguir dos grandes grupos de dispositivos:

– Dispositivos hardware: Son elementos electrónicos que permiten a un usuario con discapacidad visual el manejo de un ordenador.

– Dispositivos software: Son aplicaciones informáticas desarrolladas para facilitar el manejo de un ordenador, así como el acceso a la información que este facilita, por parte de una persona con discapacidad. Su uso puede complementarse con algún dispositivo hardware.

Dispositivos hardware.

Son periféricos de entrada/salida que ofrecen la información generada por un ordenador de una forma que permite que el usuario pueda tener acceso a ella.

Existen dos grandes tipos de dispositivos, los de voz y los de braille.

Dispositivos de voz.

Se trata de sintetizadores de voz que, mediante su uso con un software específico, permiten que la información ofrecida por el ordenador sea emitida mediante voz al usuario.

En la actualidad están en desuso, ya que la salida por voz se realiza mediante la tarjeta de sonido del ordenador, más barata y que ahorra el engorro de las conexiones a los puertos del ordenador.

Dispositivos braille.

Son dispositivos que conectados a un ordenador y mediante el uso de una aplicación adecuada permiten que la información que se genera, pueda ser leída en código braille por el usuario.

Se trata principalmente del dispositivo denominado Línea braille. Este dispositivo está constituido por una serie de celdas dispuestas en línea, cada una de las cuales contiene los puntos con los que se generan los caracteres en braille. En cada celda se representa un carácter y, para ello se elevan, de forma que sobresalen sobre la superficie de la línea braille, o se bajan, los puntos para mostrar el carácter que se quiere representar.

Existen varios modelos en el mercado, y la mayoría ofrece unas funcionalidades básicas que permiten al usuario un acceso más cómodo a la información, tales cómo la posibilidad de desplazarse por las líneas de un documento mediante la línea braille, posibilidad de detectar distintos colores dentro de un texto, mediante unas celdas especiales, etc.

Dispositivos software.

Son aplicaciones que permiten que la información generada por un ordenador sea accesible para una persona con discapacidad visual, además permiten que el usuario pueda manejar el ordenador.

Existen dos grandes tipos de aplicaciones; los magnificadores y los revisores de pantalla, veamos las características de cada una de ellos:

Magnificadores.

Son programas que aumentan el tamaño de los objetos que aparecen en pantalla, por tanto están diseñados para su uso por personas con resto visual.

Entre las funcionalidades que presentan se pueden destacar las siguientes:

–         Permitir distintos grados de aumento del tamaño.

–         Permitir el aumento de la pantalla completa, o de alguna zona especifica de ella.

–         Cambiar los colores de los objetos.

–         Aumentar y cambiar de tamaño o color el puntero del ratón.

–         Añadir un “localizador” al cursor.

Además de esto los magnificadores que están disponibles en la actualidad disponen de una síntesis de voz para facilitar el trabajo al usuario, ya que además de aumentar el tamaño de los objetos emite mensajes sonoros que ayudan al usuario y le permiten manejar el ordenador con mayor fluidez.

Existen varios en el mercado, y de varios fabricantes, aunque los más conocidos son ZoomText de Ai2 (http://www.aisquared.com), y Magic de Freedom Scientific (http://www.freedomscientific.com)

 

Revisores de pantalla.

Son programas que envían la información que ofrece el ordenador a una línea braille, a una síntesis de voz, o a ambas, por tanto están destinados a usuarios con discapacidad visual.

A su vez, también permiten manejar el ordenador mediante una serie de comandos y combinaciones de teclas.

En definitiva permiten manejar la mayoría de las funcionalidades de las aplicaciones mediante el uso del teclado, sin necesidad de utilizar el ratón, y a su vez informan al usuario en todo momento de las acciones que se van realizando.

Para llevar a cabo su cometido los revisores de pantalla utilizan información del sistema operativo y de los objetos que están presentes en cada momento, por tanto, cuanto más estándar sean las aplicaciones que se diseñen, más fácil serán de manejar con la ayuda de este software.

Además de esto, para desarrollar aplicaciones que después se puedan manejar con un magnificador, es necesario conocer el funcionamiento básico del mismo, ya que será necesario tener ciertos detalles en cuenta a la hora del diseño.

Existen varios revisores de pantalla de distintos fabricantes en el mercado, aunque el más extendido es JAWS, de Freedom Scientific

(http://www.freedomscientific.com)





Algoritmos de comparación mediante huellas dactilares

26 06 2012

Debido a la temprana utilización e implantación de la huella dactilar en diversos ámbitos técnicos específicos (reconocimiento forense y policial) y civiles de amplia utilización (control de acceso), existen multitud de algoritmos de comparación de huellas dactilares. Las principales técnicas de comparación de huellas dactilares se pueden dividir en tres grandes subgrupos:

  • Técnicas basadas en comparación de minucias. Son las más utilizadas y estudiadas. Básicamente consisten en conseguir el alineamiento óptimo de dos huellas para posteriormente realizar correspondencias entre el mayor número de pares de minucias.
  • Técnicas basadas en comparación de características de las crestas. Estas técnicas realizan la comparación en base a otros atributos de las crestas, como pueden ser los poros, el grosor de las crestas, etc.
  • Técnicas de correlación. Realizan la correlación de los píxeles de las imágenes de las huellas dactilares para determinar el grado de similitud de las imágenes. La comparación de huellas dactilares presenta una serie de problemas comunes a todos los tipos de técnicas, ya que están asociados a las imágenes utilizadas y a las técnicas de captura. Estos problemas existentes en las muestras deben ser tratados para minimizar su efecto y se resumen a continuación:
  1.  Desplazamiento relativo de las muestras.
  2.  Rotación relativa de las muestras.
  3. Solapamiento parcial entre las muestras. Debido a los sensores de escasa superficie o a la mala captura de las muestras, pueden llegar a tomarse muestras de un mismo dedo con escaso solapamiento
  4. Distorsión no lineal, debida a la elasticidad de la piel.
  5. Efectos en la imagen debidos a las características de la piel del dedo como pueden ser: presión, humedad, sequedad, etc.
  6. Ruido. Puede ser introducido por el sensor en el proceso de captura

Los algoritmos basados en minucias utilizan la comparación de minucias o puntos singulares de las crestas de las huellas dactilares. Son los más utilizados y estudiados, ya que son una versión automatizada del método que utilizan los expertos de la policía a nivel mundial desde hace décadas para el reconocimiento de criminales.
En este tipo de algoritmos cobra suma importancia la extracción de las minucias. En esta fase, a cada huella se le asocia un conjunto de minucias que estará formado por un vector de información para cada una de las mismas. El contenido del vector varía notablemente de un algoritmo a otro, pero es necesario que contenga la posición de la minucia acompañada por algún tipo de información relevante de la misma, como puede ser el tipo de minucia (bifurcación, terminación, etc.), orientación, parte de la cresta que lo contiene, la posición relativa respecto a otras minucias, etc. La cantidad de información contenida en el vector así como el número de minucias requeridas para cada huella determina el tamaño de la información que debe ser almacenada, lo que es un parámetro crítico para multitud de aplicaciones.


Una vez obtenidos los vectores, el algoritmo alineará los conjuntos de minucias para poder determinar el número de minucias coincidentes y con ello emitir un resultado o “score” sobre la similitud de dos muestras.

 

Debido a las características de la imagen de la huella dactilar, ni la extracción ni la comparación de minucias son triviales. Hay que tener en cuenta y contrarrestar numerosos efectos indeseados descritos anteriormente, como por ejemplo: desplazamiento, rotación, distorsión no lineal, ruido, presión y estado de la piel, etc.
En realidad el problema de la comparación basada en minucias se asemeja a la
comparación de patrones de puntos. En este ámbito existen diferentes técnicas entre las que destaca la comparación con prealineamiento.

 





Beneficios de Ethernet para Sistemas de Medición y Control Distribuidos

2 04 2012

A medida que la industria de medición y control adoptaron los estándares de la PC a lo largo de los últimos veinte años, como los sistemas operativos y las arquitecturas de bus interno, los ingenieros que requieren de inteligencia distribuida y E/S están aplicando tecnologías de comunicación estandarizada por la industria de la PC. Tradicionalmente, los vendedores creaban sus propias redes de comunicación para conectar sensores, y comunicarse con la empresa. Como resultado, la interoperabilidad era pobre, el equipo costoso, y las mejoras eran pocas. La industria de la PC ha estandarizado los buses de comunicación, haciendo facil el diseñar un sistema de medición y control distribuido. Al usar software flexible, la instrumentación virtual extrae más los detalles de comunicación y ayuda a ingenieros y científicos a seleccionar el bus de datos que más se ajusta a sus necesidades – ya sea que elijan el PCI, PXI, GPIB, USB, FireWire, Ethernet, u otros buses de comunicación futuros. Ethernet se ha convertido en el estándar para sistemas altamente distribuidos. Existen cuatro beneficios básicos al usar Ethernet lo que ha permitido su adopción en automatización y medición distribuida.

Figura 1. Ethernet escala fácilmente de una empresa a sistemas de E/S distribuidos y proporciona beneficios basados en la tecnología de PCs.

Cuatro Beneficios de Ethernet para Medición y Control Distribuido

1. Tecnología presente en todas partes.

Un beneficio primario del Ethernet en sistemas distribuidos de medición y control es la estandarización del equipo y herramientas por la industria de la PC, la cual empuja rápidamente mejoras en características, desempeño, y facilidad de uso mientras disminuye precios. Hoy en día, para sistemas de prueba simples, el costo del equipo de un sistema de comunicación Ethernet para control y adquisición de datos locales puede costar menos de $50, y puede comprar sus componentes en la tienda de electrónicos más cercana. Para sistemas donde la confiabilidad resulta la principal preocupación, la tecnología comercial (COTS) diseñada para proporcionar altos niveles de actividad también están disponibles. Vendedores como Cisco Systems ofrecen componentes que incorporan redundancia y conmutaciones automatizadas para cumplir con los requerimientos de las compañías que confían en Ethernet para tiendas Web, sistemas de pedido, y sistemas de manufactura. Con estos productos, puede detectar problemas en la red y arreglarlos en segundos usando tecnologías como el protocolo de libre rotación, el cual proporciona una ruta de redundancia. Para ambientes con ejecuciones a través de largos cables o con alto ruido electromagnético, puede utilizar fibras ópticas – ofrecimiento estándar de Ethernet – o para comunicaciones móviles, puede fácilmente configurar su sistema a un Ethernet inalámbrico vía IEEE 802.11, otra opción estándar del Ethernet. Compañías como Hirschmann y Woodhead incluso manufacturan una línea de interruptores y cables con un IP67 diseñado para operar directamente en máquinas.

La industria de IT también tiene herramientas para administrar la conectividad y seguridad de sistemas de control y adquisición de datos que usan comunicaciones basadas en Web, como el servidor Web incluido en cada sistema de ejecución LabVIEW Real-Time de National Instruments. Por ejemplo, con herramientas comerciales, puede configurar prioridades de anchos de banda y configurar agrupaciones lógicas en los dispositivos en red a través de VLANs y para seguridad, puede usar herramientas estándar para configurar redes privadas virtuales (VPNs), activar filtros IP, limitar acceso a puertos, y activar el monitoreo de acceso no autorizados.

2. Comunicación simplificada entre máquinas.

En el pasado, los ingenieros construyendo sistemas distribuidos con frecuencia eran forzados a estandarizarse con un vendedor debido a las dificultades de implementación de comunicación máquina-a-máquina (M2M) usando hardware de múltiples vendedores. El problema radicaba en que cada vendedor ofrecía un bus de comunicación específico que a su vez no era soportado por los equipos de otros vendedores. Ahora que las compañías se están estandarizando con Ethernet, es posible conectar múltiples dispositivos en un bus físico. Las siete capas de la arquitectura OSI permiten a Ethernet soportar diferentes protocolos simultáneamente en una conexión física común. En un sólo bus Ethernet, puede tener comunicaciones TCP, FTP, HTTP, y Modbus ocurriendo simultáneamente. Por ejemplo, puede usar el software NI LabVIEW para crear un sistema distribuido que comunique nodos LabVIEW usando una variable compartida, coleccione datos de un PLC Modbus TCP, y lea datos de configuración de un servidor FTP embebido en un objetivo LabVIEW Real-Time. Con las abstracciones de comunicación incorporadas en LabVIEW 8.20, es ahora sencillo soportar numerosos protocolos usando la nueva arquitectura de variable compartida. Por ejemplo, hoy puede agregar el nuevo plano trasero Ethernet cFP-1808  de National Instruments a cualquier sistema basado en LabVIEW y automáticamente relacionar las E/S directamente a la variable compartida que puede ser leída y escrita directamente vía un sencillo ícono en LabVIEW. Adicionalmente, puede automáticamente publicar nuevamente el punto de E/S agregado vía una variable compartida en Windows usando el servidor OPC incluido, permitiendo que la mayoría de los vendedores de control y adquisición de datos los lean. Hay incluso conmutadores disponibles que mapean los datos de E/S de redes como DeviceNet y PROFIBUS directamente en una red Ethernet, haciendo las comunicaciones entre M2M más fácil.

Figura 2. Variables Distribuidas en Red para el Compact FieldPoint-1808

Figura 3. Administrador de Proyecto LabVIEW con Variable Compartida para el Módulo de Termopar del cFP-1808

3. Comunicaciones a la empresa.

Uno de los principales beneficios del Ethernet es la habilidad para comunicarse fácilmente entre máquinas y sistemas corporativos (M2E). La mayor parte de las empresas tienen una red Ethernet existente, típicamente en forma de red de área local. Usuarios comparten una variedad de datos a través de la red, desde reportes a nivel gerencial y datos de administración de la cadena de valor a bases de datos corporativas con acceso a estaciones de trabajo individuales. En aplicaciones como las pruebas al final de la línea en donde se verifica la calidad del producto, es necesario almacenar los datos de las pruebas en una base de datos para su rastreo. Un sistema de adquisición de datos activado por Ethernet puede tener acceso a las bases de datos corporativas a través de interfaces estándar como ODBC, SQL, y ADO. Con esta habilidad, el sistema de E/S Ethernet puede depositar datos adquiridos a bases de datos corporativas donde puede utilizarlas para crear reportes y analizar el desempeño y condición de la planta. Lo mismo ocurre con la conectividad con los sistemas de planeación de recursos empresariales (ERP) como los disponibles por SAP y Oracle. Estos sistemas pueden conectarse directamente con el sistema de adquisición de datos vía Ethernet y pueden usar los datos adquiridos para mejorar la comprensión y visibilidad del desempeño de manufactura y la condición de los recursos. Los sistemas de medición y control Ethernet también pueden tener la habilidad de conectarse a la Web, enviar correos electrónicas, o pasar información usando protocolos de transferencia de archivos. Con los controladores LabVIEW Real-Time, usuarios en red pueden tener acceso directo al servidor Web incorporado a través del buscador Web y monitoreo del estado del dispositivo y los datos adquiridos pueden incluso modificar los parámetros de adquisición a través de la interfase.

4. Ancho de banda

El ancho de banda Ethernet lo hace adecuado para aplicaciones de medición y control. El estándar hoy día es fase Ethernet a 100 Mb/s, y algunos sistemas de medición también están incorporando en Gigabit Ethernet. Sin embargo, la clave para la velocidad del Ethernet es el diseño de la red. Tradicionalmente, las redes Ethernet usaban concentradores para conectar nodos individuales. Un concentrador se conecta físicamente a todos los dispositivos y de manera transparente pasa el paquete Ethernet a todos los dispositivos conectados en el mismo. Debido a que el concentrador transmite nuevamente a todos los nodos, el ancho de banda en red es compartido por todos los dispositivos conectados en él. Es por esto que la red se congestiona cuando otra persona que usa el concentrador descarga un archivo grande o grupo de archivos de otra computadora. En una red con concentradores, dos dispositivos transmitiendo al mismo tiempo causan una colisión en ambos lados y deben esperar un tiempo indefinido para transmitir los datos nuevamente. Este proceso se conoce como Sensor de Carga de Acceso Múltiple con Colisión (CSMA/CD). Cuando un nodo está en red donde pueden ocurrir colisiones, el dispositivo debe trasmitir y escuchar colisiones de manera recurrente. Debido a que el dispositivo siempre escucha una colisión en red con un concentrador, no puede recibir y enviar datos simultáneamente. Este tipo de red se conoce como red half-duplex.

Uno de los avances más importantes en redes Ethernet contemporáneas es el uso de Ethernet conmutado. Un conmutador (o switch) Ethernet mantiene una tabla de acceso de las direcciones MAC de los dispositivos conectados a cada puerto. Cuando un conmutador recibe un paquete Ethernet, compara el destino en la dirección MAC con la dirección MAC almacenada en la tabla interna y después conecta a los dos puertos. En una red que consiste completamente en conmutadores, cada nodo tiene puertos de comunicación dedicados y el conmutador administra la conexión entre nodos. Si dos dispositivos intentan comunicarse al mismo nodo, uno de los conmutadores enviará una señal para evitar colisiones. Una red con conmutadores elimina la posibilidad de colisiones y permite a los nodos individuales operar en un modo compartido donde ambos transmiten y reciben datos al mismo tiempo, doblando el ancho de banda total. Adicionalmente, debido a que el conmutador puede realizar conexiones múltiples, el ancho de banda en red no es compartido por todos los dispositivos.

Al compararse con redes en serie tradicionales, las mejoras a la velocidad del Ethernet resultan aparentes. En una aplicación de desechos de agua, una red en serie tradicional 485 fue considerada para un sistema de adquisición y control de datos. Debido a que los sistemas RS485 tienen una tasa de transferencia de datos lenta, el sistema es especificado para lograr una actualización de cada estación una vez cada 10 minutos. Cuando la ciudad examinó las propuestas, decidieron instalar el sistema Ethernet en vez de un sistema basado en series. Esto no sólo dio a la ciudad un mayor margen de ancho de banda, también ayudó a la implementación un protocolo de manejo de eventos donde cada estación actualizaba la estación principal de control cuando los datos cambiaran o se salieran de los límites. Es sistema resultante logra actualizaciones instantáneas de cada estación para que el operador sepa el estado en tiempo real de cada nodo en la red.

Adopción de Ethernet para Redes Industriales

Ethernet continúa ganando aceptación en aplicaciones de medición y control distribuidas debido a su bajo costo, operación entre dispositivos, comunicación con la empresa y un mayor ancho de banda. Viendo al futuro, la tendencia que más afecta el futuro Ethernet es el Ethernet determinístico para aplicaciones que requieren de gran sincronización y transferencia de datos entre nodos. En las redes Ethernet estándar, las colisiones en las redes de los concentradores introducen variaciones, los conmutadores de red introducen retraso de propagación, y nodos individuales introducen retrasos. Éstos causan problemas para cualquier sistema basado en tiempo incluyendo las aplicaciones de control. Existe un gran número de estándares en Ethernet introducidos para proporcionar diferentes niveles de determinismo incluyendo EtherNET/IP (ODVA), PROFINET (Siemens), EtherCAT (Grupo Tecnológico EtherCAT), Ethernet POWERLINK, y SERCOS-III (IGS). Cada protocolo ofrece diferentes niveles de desempeño y costo pero generalmente requieren que todos los nodos en el segmento Ethernet soporten el protocolo. Afortunadamente las abstracciones de software de LabVIEW, como la variable compartida, hacen posible que se elija el mejor bus de comunicación para sus aplicaciones de medición y control.





CCD vs. CMOS

1 04 2012

Actualmente existen dos tecnologías para la fabricación de sensores destinados a las cámaras digitales: los CCD (Charge Coupled Device o Dispositivo de Cargas Acopladas), que fueron los primeros en aparecer en el mercado, y los más recientes CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor – Semiconductor de Óxido de Metal Complementario.
Tanto los sensores CCD como los CMOS están fabricados con materiales semiconductores, concretamente de Metal-Óxido (MOS) y están estructurados en forma de una matriz, con filas y columnas. Funcionan al acumular una carga eléctrica en cada celda de esta matriz (a la que llamaremos pixel) en proporción a la intensidad de la luz que incide sobre ella localmente. A mayor intensidad luminosa, mayor carga acumulada.
No obstante estas similitudes, existen diferencias notables entre ambas tecnologías, como veremos a lo largo de este artículo, en el que también compararemos una con otra.
Webcam con sensor CMOS. Webcam con sensor CMOS.
El CCD convierte finalmente estas cargas en voltajes y entrega una señal analógica a su salida, que debe ser digitalizada y procesada por la circuiteria de la cámara. Una forma de entender como funcionan es imaginarse al sensor como un arreglo (matricial) en dos dimensiones con miles (o millones) de celdas solares en miniatura, donde cada una de las celdas convierte la luz de una pequeña porción de la imagen (un píxel) en electrones. Lo siguiente es realizar la lectura del valor correspondiente a cada una de las celdas. En un sensor CCD, la información de cada una de las celdas es enviada a través del chip hacia una de las esquinas del arreglo, y ahí un convertidor análogo a digital traduce el valor de cada una de las celdas. De esta manera, se mantiene simple la estructura del sensor, a costa de la necesidad de una circuiteria adicional importante que se encargue del tratamiento de los datos recogidos por el.

  • Modelo de sensor CCD. Modelo de sensor CCD.
  • Fotografia del cielo obtenida con un sensor CCD. Fotografia del cielo obtenida con un sensor CCD.

Al contrario que en los sensores de tecnología CCD, las celdas de la matriz CMOS son totalmente independientes de sus vecinas. La principal diferencia radica en que en estos sensores la digitalización se realiza píxel a píxel dentro del mismo sensor, por lo que la circuiteria accesoria al sensor es mucho más sencilla. En cada celda de una matriz CMOS encontraremos varios transistores, conformando cada uno de los pixeles del sensor, que amplifican y procesan la información recogida. Esta manera de efectuar la lectura de la imagen es más flexible, ya que cada pixel se lee de manera individual.
  • Sensor de imagen Sony, CMOS. Sensor de imagen Sony, CMOS.
  • Videocamara con sensor CMOS. Videocamara con sensor CMOS.

La primera diferencia, y en la más obvia, es el precio. En general, los sensores CMOS tienden a ser más económicos que los CCD.
Por supuesto, no se puede comparar una tecnología con otra solamente basándonos en su costo, por lo que es necesario tener en cuenta otros factores, como ser:

Responsividad: Se define con este término al nivel de señal que es capaz de ofrecer el sensor por cada unidad de energía óptica incidente. Dado que nos interesa que el sensor tenga una responsividad elevada, se necesita que con poca cantidad de luz nos de una señal aceptable. Con esto en mente, podemos ver que los sensores CMOS son superiores a los de tecnología CCD, debido a que integra elementos amplificadores en cada celda. Además el sistema de construcción CMOS permite una alta amplificación con un bajo consumo, mientras que en CCD la amplificación al ser externa al sensor supone un consumo mas elevado.

Rango Dinámico: (RD) Es el cociente entre el nivel de saturación de los píxeles y el umbral por debajo del cual no captan señal. En este aspecto CCD supera a CMOS en un factor de dos, dado que en la actualidad el RD de un sensor CCD es típicamente del doble que el de un CMOS.

Ruido: Los sensores CCD aventajan a los de tecnología CMOS en este apartado, ya que debido a su construcción todo el procesado de señal se da fuera del CCD, con lo que se podrá aprovechar la mejor tecnología disponible en convertidores A/D, pudiendo elegir los mas rápidos o mejores procesadores. Por su parte, los CMOS al realizar la gran mayoría de las funciones dentro del sensor (amplificación, conversión A/D, etc.) destinan menos espacio para los fotodiodos encargados de recoger la luz, por lo que se produce mas ruidos en la lectura.

Respuesta Uniforme: Idealmente se espera que un píxel sometido al mismo nivel de excitación de luz que sus vecinos no presente cambios apreciables respecto de ellos. En este aspecto la individualidad de cada píxel de un sensor CMOS los hace más sensibles a sufrir fallos, siendo mayor la uniformidad en CCD. No obstante mediante la adición de circuitos con realimentación se ha conseguido subsanar en gran medida este problema, aunque los CCD siguen ostentando una ligera ventaja.

Velocidad: Si nos concentramos en la velocidad con la que se captura la imagen, veremos que los CMOS son bastante superiores a los CCD, debido a que muchas funciones, como la propia conversión analógico-digital son realizadas en el propio sensor. Si bien por el momento esta ventaja es ligera, se espera que aumente con el tiempo.

Blooming: Esta palabra define el fenómeno por el cual un píxel que ha alcanzado la saturación empieza a saturar a sus vecinos, creando efectos y patrones no deseados. Esto se da principalmente en sensores CCD, que necesitan de algunos trucos de construcción para evitarlos. En cambio, gracias a su construcción los sensores CMOS no sufren de este defecto.

Spycam, con un pequeño sensor CCD. Spycam, con un pequeño sensor CCD.

Sin embargo, CMOS es superior en la escala de integración y por su bajo consumo, aunque verde algo de calidad imagen en situaciones de poca luz. Esta situación no debe hacernos concluir que un CCD de una cámara compacta de calidad media es superior en calidad de imagen a un CMOS de alta gama, dado que lógicamente a mismo tamaño de sensor esta diferencia se diluye, y los sensores CCD obtienen mejores calidades con sensores más grandes. Los sensores CCD llevan mucho más tiempo en el mercado, por ello es que son un producto más maduro, y tienden a tener una mayor calidad y más pixeles. Por todo esto se puede ver que los sensores CCD son usados en cámaras que tienden a tener una mejor calidad con muchos pixeles y una gran sensibilidad a la luz. Pero los sensores CMOS están mejorando continuamente y se encuentran en un punto en el cual están por conseguir la misma calidad que los sensores CCD. Como en tantos otros casos, no hay una tecnología superior de por sí, sino situaciones en las que cada tecnología es mas adecuada.





Hitachi lanza al mercado un sistema de videovigilancia capaz de detectar en un segundo un rostro entre 36 millones

29 03 2012

La tecnología cada vez nos sorprende y fascina más pues a diario surgen nuevos dispositivos que facilitan enormemente una tarea que hasta el momento parecía tediosa y complicada. Esto es precisamente lo que ha ocurrido estos días cuando se ha presentado la última propuesta de la compañía Hitachi Kokusai Electric.

Más exactamente lo que ha dado a conocer es su última innovación en el ámbito de la seguridad y es que ha llevado a cabo la puesta de largo de un sistema de videovigilancia que se va a convertir en un punto de referencia. ¿El motivo? Que tiene la capacidad para en un solo segundo reconocer un rostro entre 36 millones de caras diferentes.

Hitachi-Kokusai-Electric

Sistema de reconocimiento facial de Hitachi

Flexible, rápido y capaz de llevar a cabo el procesamiento tanto de imágenes fijas como en movimiento son las señas de identidad de este dispositivo de reconocimiento facial e identificación de personas.

A lo largo de este año 2012 es cuando está previsto que salga a la venta en el mercado dicha propuesta que funciona de esta manera porque el mencionado sistema de reconocimiento está ya inserto en el proceso de grabación. Los únicos inconvenientes que presenta en su funcionamiento son que para realizar la citada identificación necesita que los rostros tengan un tamaño no inferior a 40 píxeles, tanto de alto como de ancho, o que no estén girados más de 30 grados respecto a la cámara.








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