[EDITION ABONNES] Simplifier l'intégration d'une fonction de détection de température sans contact robuste et économique dans les appareils intelligents pour la santé et le grand public : tel est l’objectif affiché par le distributeur Arrow avec un système de détection thermique à distance qu'il a développé et optimisé avec le logiciel X-Cube-AI de STMicroelectronics.... La solution intégrée est conçue pour aider les ingénieurs et les concepteurs de produits à combiner rapidement les technologies d'Intelligence artificielle et de détection thermique sans contact pour développer des dispositifs de surveillance de la santé intelligents, fiables et abordables. Elle optimise la nomenclature des circuits à utiliser, simplifie l'intégration matérielle et logicielle d’imageurs thermiques pour la santé et vise à faciliter le déploiement de ces dispositifs de contrôle de la température, indique Arrow.

Arrow souligne qu’il existe dans le milieu médical une demande pour des dispositifs sans contact, robustes et préservant la confidentialité pour détecter la température avec précision. Ainsi, le marché mondial de l'imagerie thermique devrait atteindre 4,6 milliards de dollars d'ici à 2025, avec un taux de progression moyen annuel de 6,2% (source : marketsandmarkets.com).

Cette solution de prototypage, capable de réaliser un contrôle de température sur plusieurs individus simultanément, est composée de quatre blocs.

Le premier est un capteur de temps de vol (ToF, Time of Flight) de STMicroelectronics qui réalise une mesure de distance absolue quelles que soient la couleur et la réflectance de la cible, offrant une portée précise jusqu'à 400 cm et une vitesse d’acquisition de données jusqu'à 60 Hz.

Le second bloc est un capteur thermique numérique, lui aussi de STMicroelectronics, qui détecte la température ambiante et compense dynamiquement les différences pour permettre des mesures complexes à grande vitesse.

Le troisième est un capteur Cmos d'image thermique infrarouge à ondes longues développé et fabriqué par la firme hongkongaise Meridian Innovation.

Enfin, le quatrième pilier de la solution est un microcontrôleur à cœurs Arm Cortex-M7 et Cortex-M4 de STMicroelectronics fonctionnant à une cadence de 480 MHz et qui agit comme le processeur principal du système. Sur cette architecture, un processus de réduction du bruit d'image thermique utilisant un algorithme d'apprentissage profond est déployé.

Ce processus de débruitage fondé sur l’intelligence artificielle s'exécute sur un réseau de neurones convolutifs (CNN). A travers le paquetage logiciel d'extension IA de STMicroelectronics STM32Cube.AI, cet algorithme d'apprentissage profond peut être exporté et exécuté sur des microcontrôleurs STM32 architecturés autour de cœurs Arm Cortex-M. In fine, la solution peut détecter la distance de l'objet cible et la présence humaine, les images acquises pouvant être affichées sur une cartographie thermique ou au format RVB.

Pour fournir de meilleures performances, un LDO (régulateur à faible chute de tension) à très faible bruit, avec une tension de bruit de seulement 6 µVRMS, est utilisé pour l'alimentation électrique de tous les capteurs. Les trois blocs de détection sont ici connectés à l'aide de bus I2C et SPI au processeur principal qui gère le traitement des données environnementales collectées par les capteurs afin d’augmenter la précision du système. Enfin, pour une fonctionnalité de connectivité sans fil pour la transmission de données vers une passerelle et le cloud, la solution peut intégrer un module de connexion radio hautes performances Wi-Fi 802.11n monobande et Bluetooth 5.2 à 2,4 GHz de Murata.