智慧工廠的需求

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(guān)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(yīng)用中，通常是高分辨率但低幀率或低分辨率但高幀率的應(yīng)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(jié)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(guān)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(yán)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(dá)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(zhì)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(fù)責(zé)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(jìn)行工件的切割；完成后進(jìn)入到檢測的站臺，進(jìn)行缺陷檢測；過關(guān)的成品在包裝區(qū)進(jìn)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(guān)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(dǎo)入智能化系統(tǒng)的工程人員心中的一大擔(dān)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(guān)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(gòu)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(wù)的圖像分析處理，如計數(shù)、掃描條形碼等。隨著Intel？AtomTME3840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(wù)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(jìn)行尺寸測量、計數(shù)、定位、二維碼讀取等多任務(wù)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(zhì)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(zhì)量。在過去，智能相機的應(yīng)用定義在初級的圖像檢測上，傳感器的尺寸與圖像質(zhì)量的優(yōu)劣，并不容易被凸顯。然而如果要將機器視覺應(yīng)用在高端高速的檢測應(yīng)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（Rollingshutter）與全局快門（Globalshutter）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(zhì)量占了重要的關(guān)鍵。如果可以在圖像進(jìn)入分析之前，就對采集的圖像進(jìn)行質(zhì)量優(yōu)化，可確保圖像分析的正確。在過去的應(yīng)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(jìn)行計算與圖像質(zhì)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(jìn)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(fù)雜的圖像處理與分析，得以被實現(xiàn)，預(yù)處理功能例如查找表（lookuptable）、感興趣區(qū)域（ROI，RegionofInterest)，陰影校正(ShadingCorrection)等圖像質(zhì)量優(yōu)化功能。

GPU繪圖與多媒體圖像處理性能

新一代Intel？AtomTME3840處理器相比前一代Intel？AtomTMD2550處理器系列計算性能提升六倍左右，可通過Intel？HDGraphics4000技術(shù)，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(jié)果可以被記錄、存盤，或者是提供原始資料進(jìn)行進(jìn)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(luò)端口輸出圖像，連接至HMI或產(chǎn)線端的屏幕，實時檢查結(jié)果，發(fā)現(xiàn)問題，將可有效提升產(chǎn)線性能。

64位架構(gòu)

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(yīng)用軟件多已經(jīng)支持64位。所以機器視覺系統(tǒng)的選擇，當(dāng)然也必須選擇支持64位的系統(tǒng)，才得以發(fā)揮該應(yīng)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(jìn)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。我們不妨從以下幾點來探討：空間與配件的成本，擴展機器視覺系統(tǒng)成本，開發(fā)環(huán)境與程序的通用性，開發(fā)總成本。

新一代x86智能相機的優(yōu)勢

兼具高性能與體積小的優(yōu)勢

新一代x86智能相機，可搭載最新四核Intel？AtomTME3800處理器，在CPU，GPU性能大幅提升的同時，還具有低功耗的優(yōu)勢。

處理器、協(xié)處理器與圖像處理器協(xié)力合作

通過CPU處理器、FPGA的圖像預(yù)處理，與GPU圖像處理器協(xié)力合作，新一代的x86智能相機可有效釋放CPU資源，讓多任務(wù)的圖像處理得以被實現(xiàn)，結(jié)合四核處理器的優(yōu)勢，可具備同時進(jìn)行尺寸測量、計數(shù)、定位、二維碼讀取等多任務(wù)處理的能力，等同于一臺抵多臺的能力。

誰說魚與熊掌不可兼得？

過去高速、高分辨率與復(fù)雜的圖像處理是無法兼具的。但現(xiàn)在通過搭載400萬像素，60fps的全局快門（globalshutter）圖像傳感器，高性能的四核處理器、支持64-bit的架構(gòu)以及FPGA的圖像預(yù)處理能力，從圖像的采集性能到圖像分析處理能力一并到位，得以實現(xiàn)不可能的任務(wù)。

兼具可擴展性與穩(wěn)定性

新一代x86智能相機可提供類似于嵌入式計算機的I/O接口，如千兆以太網(wǎng)口，VGA，RS-232，USB，IsolatedDIO等，易于與產(chǎn)線中其他設(shè)備連接溝通。另外，千兆以太網(wǎng)口可用于支持另一組千兆以太網(wǎng)相機，滿足智能相機過去無法達(dá)成的擴展性。同時具備IP-67等級的防水防塵規(guī)范，可承受嚴(yán)苛的應(yīng)用環(huán)境，可安裝于潮濕、粉塵的環(huán)境中。新一代x86智能相機再一次達(dá)到跨界演出。

開放架構(gòu)降低開發(fā)總成本

新一代x86智能相機兼容GeniCam與GenTL，可通過API接口支持第三方軟件。也就是說，無論使用者原有產(chǎn)線的工業(yè)電腦系統(tǒng)，或是線掃描系統(tǒng)，甚至原本就已經(jīng)在使用的智能相機，開發(fā)人員僅需要學(xué)習(xí)一套開發(fā)程序語言，即可直接移植到新一代x86智能相機。

結(jié)論

新一代x86智能相機打破傳統(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(yīng)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(jìn)入市場的新方案。