Daewoo Electronics utilise LabVIEW FPGA et CompactRIO pour développer le premier système de commande de moteur asservi destiné au stockage holographique

Author(s):
Byoungbok Kang - Daewoo Electronics

Industry:
Consumer Goods, Electromechanics/ Electrotechnics, Semiconductor, Machines/Mechanics, Research, Electronics

Products:
CompactRIO, LabVIEW, Distributed I/O

The Challenge:
Dépasser les limitations technologiques des matériels de stockage traditionnels à deux dimensions pour atteindre une plus grande capacité et accélérer la récupération des données.

The Solution:
Développer, à l’aide du module LabVIEW FPGA et du matériel CompactRIO de National Instruments, le premier système de commande de servomoteur du monde destiné au stockage de données numériques holographiques à trois dimensions sur des disques en rotation continue.

La technologie HDDS (holographic digital data storage) est l’une des nouvelles technologies les plus prometteuses de l’industrie du stockage optique. Les technologies de stockage de données traditionnelles, qui enregistrent des bits d’informations individuels sous forme de variations magnétiques ou optiques à la surface d’un médium (comme le DVD), s’approchent des limites physiques. De son côté, grâce à l’encodage dans un volume 3D et à l’enregistrement des données à l’aide de blocs de mémoire parallèles appelés pages, le stockage holographique est chargé de promesses avec des vitesses de transfert de données potentielles d’environ un milliard de bits par seconde, des temps d’accès de quelques dizaines de micro-secondes, et des densités de stockage théoriques d’un trillion de bits par centimètre cube.

Le CompactRIO pour prototyper le système HDDS
Notre prototype HDDS se compose de deux sous-systèmes essentiels :
un système de commande de moteur électro-optique utilisant un châssis NI CompactRIO équipé d’un FPGA de 3 millions de portes et un système de décodage vidéo basé sur une carte FPGA de Xilinx intégrant 8 millions de portes. Le système CompactRIO contrôle un moteur linéaire, un moteur pas à pas, un miroir galvanique et un capteur CMOS. Chaque boucle de commande d’axes nécessite un contrôle précis, de sorte que nous utilisons
des signaux de retour pour contrôler et détecter des données. Contrairement à une carte processeur traditionnelle, CompactRIO nous permet de personnaliser le cadencement du générateur d’impulsions sur la résolution d’une seule horloge FPGA en utilisant le module NI LabVIEW FPGA. Pour éviter tout glissement, nous avons développé des algorithmes de commande d’axes complexes en créant des fonctions mathématiques personnalisées pour l’accélération et la décélération. Séparément, nous avons développé la circuiterie de puissance pour chacun des trois types de moteurs et l’avons connectée aux modules d’E/S CompactRIO. En plus de la commande d’axes moteurs, CompactRIO communique avec la carte FPGA de décodage vidéo développée avec notre propre technologie de traitement du signal pour la récupération vidéo et le contrôle du capteur CMOS. CompactRIO contrôle aussi la vitesse de transfert des données en vérifiant la quantité de données accumulées dans la mémoire tampon devant le décodeur MPEG, qui varie beaucoup en fonction de la vitesse.
Le système a fonctionné parfaitement lors de démonstrations effectuées dans le cadre du Salon KES 2005 (Korea Electronics Show), sans erreurs de communication ni de comportement des matériels, offrant ainsi à Daewoo une longueur technologique d’avance dans le domaine émergent du stockage de
données numériques holographiques.

Les avantages du système de prototypage
Notre système de prototypage est le premier
du genre. La plupart des composants du
système ont nécessité une recherche et un
développement indépendants, car il n’existait
aucun autre système sur lequel prendre exemple. Le coût estimé pour notre option initiale, avec une carte DSP, s’élevait à des dizaines de milliers de dollars, avec plusieurs mois nécessaires au développement. Grâce à la souplesse de CompactRIO et de LabVIEW, nous avons développé notre système pour seulement quelques milliers de dollars sans faire de compromis au niveau des performances. En outre, le développement n’a duré qu’un mois,
permettant ainsi la première reconnaissance du public lors de son apparition sur le salon KES 2005.

Au lieu de dépenser des dizaines de milliers de dollars et plusieurs mois de développement à concevoir une carte DSP personnalisée, notre équipe a été capable de développer ce système HDDS innovant, et ce, rapidement et de façon économique grâce à NI CompactRIO, la technologie FPGA
haute vitesse et la simplicité d’emploi du logiciel LabVIEW. Nous avons été époustouflés par la rapidité et l’efficacité avec lesquelles ce projet a pu se concrétiser.

Juin 2006

Author Information:
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Byoungbok Kang
Daewoo Electronics
KR
Tel: +82-31-428-5335
Fax: +82-31-428-5321

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