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用于机器视觉设计的构建模块

计算机视觉,机器视觉,IIoT

在制造业中,机器视觉检查系统使用亚像素感知来实时识别产品缺陷,从而使其可以每分钟检查数百个项目。与人工检查员相比,这项技术减少了缺陷,提高了产量,并允许生产自动化系统高速运行。

对于系统集成商而言,机器视觉革命代表了巨大的机遇。但是,快速构建差异化解决方案是一项重大挑战,因为系统是如此复杂。作为一个基准,它需要:

  • 照明 — 照亮被检查的物体
  • 透镜 — 用于拍摄最高质量的图像
  • 高分辨率图像传感器 — 数字化所拍摄的图像
  • 视觉处理器 — 使用复杂的算法分析数字化图像
  • 通信 — 将结果中继到 PLC、分析平台等系统

采购和集成这些组件是一项时间和资源密集型任务,无需考虑包装、外壳等。此外,许多机器视觉系统必须与旧式工厂设备集成,合并新的企业物联网功能,并采用人工智能 (AI) 来提高效率。

智能摄像机构建模块

系统集成商需要能够加快机器视觉系统设计的解决方案,但仍然允许他们通过应用软件来实现差异化并增加价值。

例如,深圳未来机器人技术有限公司RVS-2100 智能摄像机解决方案以紧凑、坚固的包装提供了现代 120-fps 机器视觉解决方案的所有关键组件(图 1)。该解决方案以现成开发工具包的形式提供,使系统集成商可以在基准技术之上进行创新。

RVS-2100 智能摄像机。(资料来源:未来机器人技术有限公司)
图 1。RVS-2100 智能摄像机。(资料来源:未来机器人技术有限公司

具体来说,该工具包包括:

  • IP67 防护等级的外壳,可部署在恶劣的环境中
  • 脉冲宽度调制 (PWM) 光学控件可实现细粒度照明
  • 高分辨率光学镜头
  • MIPI 全局快门图像传感器,分辨率为 1 百万像素
  • 四核英特尔凌动® 处理器,具有 2M 高速图像处理缓存
  • 集成 FPGA 支持特定于应用程序的 I/O 以及图像预处理和后处理
  • 通过坚固的 M12 连接器进行 RS-232、USB、UART、DisplayPort 和千兆以太网通信

尤其是,FPGA 提供的广泛 I/O 支持和接口灵活性使系统集成商可以快速定义特定用例的独特实施。例如,可以在智能摄像机与人机界面 (HMI) 或可编程逻辑控制器 (PLC) 之间建立通信和控制。千兆以太网接口甚至可以支持用于多角度安装的附加高吞吐量从属摄像机(图 2)。

宽泛的 I/O 和可配置的 FPGA 提供了连接各种主机和外围设备的灵活性。(资料来源:未来机器人技术有限公司)
图 2。宽泛的 I/O 和可配置的 FPGA 提供了连接各种主机和外围设备的灵活性。(资料来源:未来机器人技术有限公司

软件方面的机器视觉

在软件方面,智能摄像机解决方案提供了在集成商选择的环境中开发应用的灵活性。对于入门级使用者而言,该款摄像机与 Windows 10 和 Linux 兼容,并支持各种开放 API,这些 API 可以与 Google Cloud、阿里云和各种其他平台和服务集成。

在应用支持方面,可以在单独的 PC 上设计用 Halcon、LabVIEW 或英特尔® OpenVINO 编程范例开发的软件,然后无缝移植到 RVS-2100 平台。这种灵活性是关键,不仅因为它使用了领域专家熟悉的可视化编程模型,而且还因为它提供了通往启用人工智能的图像识别和物体检测的途径。

OpenVINO 工具包是一款开发工具,可针对多个英特尔® 处理平台优化在 Caffe 和 TensorFlow 等框架中内置的计算机视觉算法。使用 OpenCV 和 OpenVX API 等一系列库,可以在诸如英特尔凌动之类的平台上加速图像处理算法(图 3)。

英特尔® OpenVINO™ 工具包可实现跨异构处理器组合快速开发和部署深度学习算法。(来源:英特尔®)
图 3. 英特尔® OpenVINO 工具包可实现跨异构处理器组合快速开发和部署深度学习算法。(资料来源:英特尔®

所有这些软件功能都包装在 RVS-2100 智能摄像机套件随附的演示 SDK 中,该 SDK 可帮助系统集成商加快条形码等机器视觉应用的开发。

用例:条形码读取速度更快

未来机器人公司表示,中国 80% 的制造厂都使用条形码扫描。但是,不同的工厂使用针对其操作的不同条形码方案。当然,来自一个工厂的物品和材料会在整个供应链中的其他工厂和仓库中进进出出。

要将来料集成到新的工厂环境中,必须对原始条形码进行扫描,并将其与当前工厂中的相应条形码进行匹配。然后打印新的条形码,应用于该物料,然后进行验证。原本这些工作都要人工处理,非常耗时且容易出错。

为了扩大运营规模,制造商现在使用企业资源规划 (ERP) 系统,可容纳充满外部条形码的数据库。借助能够交叉引用这些 ERP 系统的快速、准确的读取器,扫描、打印和验证新条形码的过程几乎可以完全自动化。

RVS-2100 具有体积小、功耗低、精度高和兼容本地云平台等优点,是这些应用的理想即插即用解决方案。

未来机器人公司发现,在这些用例中,摄像机可以将人力资源需求减少多达 70%。借助以太网连接、扩展的 I/O 和灵活的软件 API,系统集成商能够以最少的时间和开发工作将它们部署到现有安装中。

超越条形码

条形码扫描的智能管理是机器视觉在智能工厂和仓库中变得越来越普遍的众多方式之一。借助 RVS-2100 智能摄像机套件等多功能、低功耗、高性能的平台,系统集成商可以将机器视觉快速构建到从视频监控到协作机器人的各种应用中。

有了所有可自行支配的基本机器视觉构建模块,这些集成商就可以将其资源集中在差异化的软件上,进而在竞争激烈的领域中脱颖而出。

作者简介

Brandon is responsible for Embedded Computing Design’s IoT Design, Automotive Embedded Systems, Security by Design, and Industrial Embedded Systems brands, where he drives content strategy, positioning, and community engagement. He is also Embedded Computing Design’s IoT Insider columnist, and enjoys covering topics that range from development kits and tools to cyber security and technology business models. Brandon received a BA in English Literature from Arizona State University, where he graduated cum laude.

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