機器視覺在智能工廠中扮演著重要的角色，可以有效增加產(chǎn)能、提升產(chǎn)品合格率。在選擇小型機器視覺系統(tǒng)時，傳統(tǒng)工業(yè)智能相機的優(yōu)勢是體積小、集成度高、便于開發(fā)使用;嵌入式機器視覺系統(tǒng)的優(yōu)勢則在于配置相當彈性，可配備較高等級的CPU處理器，支持多通道相機，以及具備高擴展性。是否有更新型態(tài)的小型機器視覺系統(tǒng)，可以兼具兩者的優(yōu)點，同時具備降低成本，滿足需求越來越嚴苛與快速的視覺應用考驗?
智能工廠對機器視覺的需求
性能與處理能力。如何提升產(chǎn)能，系統(tǒng)性能與處理能力(throughput)扮演著關鍵的角色。就一般機器視覺系統(tǒng)而言，高分辨率與高幀率(每秒顯示幀數(shù))就像魚與熊掌一樣，不可兼得。在一般實際的應用中，通常是高分辨率但低幀率或低分辨率但高幀率的應用組合。如果想要兩者兼得，惟一的出路就是使用高端CPU處理器來補足分辨率與幀率加乘出來的結果。如何以合理的成本，取得最佳的處理性能，是系統(tǒng)開發(fā)人員所關心的。
產(chǎn)線環(huán)境。工廠的環(huán)境通常是較為惡劣的，例如在飲料生產(chǎn)包裝的產(chǎn)線，系統(tǒng)可能會直接接觸到液體。而在工具機加工的環(huán)境中，則是充滿切削工件的惡劣環(huán)境。如果機器視覺系統(tǒng)必須就近配置在嚴苛的產(chǎn)線環(huán)境中，那么選擇具備防水、防塵能力的產(chǎn)品才能達到該需求。
多組生產(chǎn)工作站。在工廠環(huán)境中，一個成品的上市，從組件的制造、半成品的取放、質量的檢驗到出貨的包裝，必須要經(jīng)過層層不同的工作站。舉例來說，CNC機臺負責組件的車削加工，通過工業(yè)機器人的取件，通過工業(yè)相機讓工件定位后，才開始進行工件的切割;完成后進入到檢測的站臺，進行缺陷檢測;過關的成品在包裝區(qū)進行出貨條形碼的掃讀。多組生產(chǎn)工作站之間，如何讓系統(tǒng)之間容易整合與溝通，是工廠是否智能化的一大關鍵。
軟件開發(fā)環(huán)境。軟件解決方案開發(fā)的難易度與整合度，是所有導入智能化系統(tǒng)的工程人員心中的一大擔憂，也往往是決定項目成敗的最重要因素。如何縮短開發(fā)時間，降低系統(tǒng)開發(fā)成本，是重要的關鍵。
選擇小型機器視覺系統(tǒng)的決勝點
處理器計算性能。傳統(tǒng)智能相機因為體積小，在有限的空間里，散熱能力會受到限制，因而僅能搭載單核Atom處理器或ARM架構的處理器，雖然其功耗較低，但因性能有限，故僅能完成單一任務的圖像分析處理，如計數(shù)、掃描條形碼等。隨著Intel AtomTM E3840處理器系列的發(fā)布，相比前一代處理器系列提升兩倍的處理性能，且同時還擁有低功耗的優(yōu)勢。這意味著小體積也能帶來高性能，多任務的圖像處理得以被實現(xiàn)。新一代的小型機器視覺系統(tǒng)可具備同時進行尺寸測量、計數(shù)、定位、二維碼讀取等多任務處理的能力，從持有成本來看，具備一臺抵多臺的能力。
圖像傳感器與圖像質量的優(yōu)劣。圖像傳感器是機器視覺系統(tǒng)的靈魂，傳感器的尺寸直接代表著圖像的質量。在過去，智能相機的應用定義在初級的圖像檢測上，傳感器的尺寸與圖像質量的優(yōu)劣，并不容易被凸顯。然而如果要將機器視覺應用在高端高速的檢測應用上，那么傳感器的尺寸，就成為選擇系統(tǒng)時，必須要考慮的要點。
卷簾快門(Rolling shutter)與全局快門(Global shutter)的比較。卷簾快門與全局快門的不同在于畫面曝光的時間差。卷簾快門是通過電子信號告訴感光組件，依序曝光，直到整個畫面曝光完成。而全局快門是在曝光時，“同時” 曝光整個畫面。隨著系統(tǒng)處理性能的提升，系統(tǒng)性能將不再是瓶頸，若有高速移動對象的檢測的需求，采用全局快門傳感器能采集到無殘影的，正確的圖像。
協(xié)處理器。在機器視覺圖像采集與分析的過程中，圖像質量占了重要的關鍵。如果可以在圖像進入分析之前，就對采集的圖像進行質量優(yōu)化，可確保圖像分析的正確。在過去的應用中，圖像數(shù)據(jù)采集到系統(tǒng)后，必須通過系統(tǒng)處理器進行計算與圖像質量優(yōu)化，因為受限于CPU計算資源，能夠處理的圖像數(shù)據(jù)量也會受到限制。然而，若能通過FPGA的支持，將圖像的矩陣計算，在進到CPU計算之前，即做好過濾以及優(yōu)化的處理，可以大幅加速圖像處理的性能，降低CPU資源，一方面可以把系統(tǒng)資源留給機器視覺系統(tǒng)的核心—圖像算法，另一方面可以更實時的處理大數(shù)據(jù)量的圖像，讓高速以及復雜的圖像處理與分析，得以被實現(xiàn)，預處理功能例如查找表(look up table)、感興趣區(qū)域(ROI ，Region of Interest)，陰影校正(Shading Correction)等圖像質量優(yōu)化功能。
GPU繪圖與多媒體圖像處理性能。新一代Intel AtomTM E3840處理器相比前一代Intel AtomTM D2550處理器系列計算性能提升六倍左右，可通過Intel HD Graphics 4000技術，同時處理多通道的圖像壓縮傳輸。通過CPU與GPU性能的提升，圖像檢測結果可以被記錄、存盤，或者是提供原始資料進行進一步的對比與分析，讓工廠的信息系統(tǒng)具備更智能的功能。
系統(tǒng)顯示性能。在工廠環(huán)境中，傳統(tǒng)智能相機僅能通過以太網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)，以供中控端的監(jiān)控使用。若該機器視覺系統(tǒng)可支持VGA輸出接口，則該機器視覺系統(tǒng)可以同時通過VGA以及以太網(wǎng)絡端口輸出圖像，連接至HMI或產(chǎn)線端的屏幕，實時檢查結果，發(fā)現(xiàn)問題，將可有效提升產(chǎn)線性能。
64位架構。圖像分析軟件因為需要處理的數(shù)據(jù)量大，市場上主流的應用軟件多已經(jīng)支持64位。所以機器視覺系統(tǒng)的選擇，當然也必須選擇支持64位的系統(tǒng)，才得以發(fā)揮該應用最大的效益。
系統(tǒng)存儲容量 。小型機器視覺系統(tǒng)的儲存容量的大小，代表的意義是使用者可以存儲更多的圖像辨識對比樣本，也可存儲檢測數(shù)據(jù)，或進行備份。對于整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性是非常有益的。
總體擁有成本的考慮。系統(tǒng)購置的總體擁有成本，并非僅考慮機器視覺系統(tǒng)本身的成本。使用者是聰明的，如何從總體擁有成本的角度協(xié)助客戶降低費用，才是王道。
凌華科技推出的新一代x86智能相機打破了傳統(tǒng)智能相機與嵌入式機器視覺系統(tǒng)的框架，從性能、擴展性、穩(wěn)定性、開發(fā)成本與總體擁有成本上，均具備跨界的優(yōu)勢，為現(xiàn)今高速高端的機器視覺與圖像分析系統(tǒng)應用提供新選擇。也為具備彈性開發(fā)能力的用戶與集成商，提供一個更具成本優(yōu)勢，以及加速進入市場的新方案。
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