多(duō)年來(lái)，全球半導體芯片制造企業一直在提倡硬件整合的(de)概念，而集成機器視覺和(hé)基于PC的(de)控制是其中的(de)一個(gè)機遇。

功率和(hé)性能不斷提高(gāo)的(de)CPU可(kě)以加載以前由獨立設備處理(lǐ)的(de)複雜(zá)計算(suàn)功能。機器視覺技術也(yě)不例外，随著(zhe)它的(de)不斷發展，工程師們更清楚地看到了(le)令人(rén)興奮的(de)新功能。

憑借更高(gāo)的(de)分(fēn)辨率和(hé)更快(kuài)的(de)圖像處理(lǐ)能力，視覺系統已經超越了(le)高(gāo)級傳感器的(de)作用(yòng)，成爲一個(gè)完整的(de)、集成的(de)檢測解決方案。合适的(de)照(zhào)明(míng)和(hé)透鏡仍然決定著(zhe)圖像質量，但其它領域正在取得(de)重要進展。

将機器視覺集成到機器的(de)主控制器中，即使在最複雜(zá)、高(gāo)速應用(yòng)的(de)情況下(xià)，機器視覺技術也(yě)能夠滿足要求，同時(shí)還(hái)可(kě)以減少單獨的(de)硬件。這(zhè)種方法确保了(le)從觸發圖像到對(duì)結果進行操作的(de)所有事項都在機器控制的(de)實時(shí)代碼中執行。利用(yòng)機器主控制器中的(de)圖像處理(lǐ)，與現場(chǎng)總線更新、軸位置和(hé)其它代碼變量緊密同步，提供了(le)與機器、觸發器和(hé)照(zhào)明(míng)的(de)緊密同步，并能夠立即對(duì)視覺結果采取行動。

在自動化(huà)和(hé)控制中，實時(shí)性由自動化(huà)控制器定義，該控制器運行所有必需的(de)代碼，并以統一的(de)已知速率更新輸入/輸出（I/O）設備。例如，運動控制器以預先定義的(de)速率或頻(pín)率更新軸的(de)位置。實時(shí)還(hái)意味著(zhe)，實時(shí)調度不受實時(shí)環境之外的(de)任務（如操作系統或其它非實時(shí)軟件）的(de)影(yǐng)響。這(zhè)種一緻的(de)、已知的(de)控制器更新率，就是DIN 44300标準“信息處理(lǐ)”中定義的(de)實時(shí)處理(lǐ)。

對(duì)于不同的(de)機器視覺應用(yòng)，處理(lǐ)速度的(de)設置也(yě)因需求而異。例如，一個(gè)應用(yòng)可(kě)能要求以每秒5幅圖像的(de)速率檢查圖像，而另一個(gè)應用(yòng)可(kě)能要求以每秒50幅圖像的(de)速率檢查圖像。這(zhè)兩個(gè)案例都可(kě)以在實時(shí)環境中定義和(hé)處理(lǐ)檢查，并将檢查結果發送給主自動化(huà)控制器。所選解決方案的(de)類型會影(yǐng)響實現實時(shí)功能的(de)能力。

運行現代視覺檢測軟件的(de)一些常見方法包括：

■ 配備闆載處理(lǐ)器的(de)智能攝像頭，以提供所需的(de)處理(lǐ)能力；

■ PC視覺：一個(gè)獨立的(de)多(duō)核CPU，在操作系統（如微軟視窗(chuāng)操作系統）中以某個(gè)進程運行視覺算(suàn)法；

■ 視覺控制器：運行專有操作系統的(de)獨立硬件，爲一個(gè)或多(duō)個(gè)遠(yuǎn)程攝像頭提供圖像處理(lǐ)；

■ 先進的(de)、具有多(duō)核能力的(de)、基于PC的(de)自動化(huà)軟件，可(kě)處理(lǐ)實時(shí)機器控制和(hé)實時(shí)視覺處理(lǐ)。

在專用(yòng)處理(lǐ)器上運行視覺檢查代碼時(shí)，完成檢查所需的(de)時(shí)間與處理(lǐ)器、處理(lǐ)速度、正在執行的(de)代碼和(hé)圖像直接相關。需要它運行得(de)更快(kuài)嗎？這(zhè)些選擇可(kě)以減少正在處理(lǐ)的(de)圖像數據、優化(huà)代碼或獲得(de)更快(kuài)的(de)硬件。

在獨立的(de)多(duō)核CPU上運行的(de)Microsoft Windows操作系統中，傳統的(de)基于PC的(de)視覺檢測代碼在運行時(shí)，其它因素也(yě)在起作用(yòng)。使用(yòng)多(duō)核可(kě)以減少總體處理(lǐ)時(shí)間，但是，其它進程也(yě)可(kě)以訪問這(zhè)些核，管理(lǐ)進程之間的(de)共享核心，可(kě)能會導緻完全執行視覺檢查代碼所需時(shí)間的(de)波動。這(zhè)會導緻檢查所需的(de)處理(lǐ)時(shí)間出現不确定的(de)因素。選擇的(de)硬件通(tōng)常會超過實際需求，但這(zhè)會增加成本，除了(le)處理(lǐ)器還(hái)有一些其它因素，如更大(dà)的(de)機櫃、額外的(de)運行電源以及機櫃内需要冷(lěng)卻措施來(lái)處理(lǐ)額外熱(rè)量。

智能相機、PC視覺和(hé)視覺控制器系統的(de)另一個(gè)要求是，在确定檢查結果時(shí)，還(hái)切要将這(zhè)些結果傳達給主機控制器。這(zhè)些結果可(kě)以是簡單的(de)通(tōng)過/失敗，也(yě)可(kě)以是由大(dà)量數據組成的(de)圖像。将此數據傳輸到機器控制器所需的(de)時(shí)間，可(kě)能會産生影(yǐng)響，因此也(yě)切要予以考慮。

一個(gè)新的(de)方法是在一個(gè)先進的(de)、基于PC的(de)實時(shí)自動化(huà)平台及其配套軟件的(de)隔離核心上處理(lǐ)視覺檢測數據。在這(zhè)類平台上，可(kě)以在一個(gè)功能強大(dà)的(de)硬件上運行許多(duō)分(fēn)隔的(de)機器控制模塊，包括視覺檢測。基于PC的(de)軟件平台爲實時(shí)調用(yòng)模塊化(huà)軟件提供了(le)一個(gè)框架。

通(tōng)過在此實時(shí)環境中對(duì)組件進行模塊化(huà)，可(kě)以在一個(gè)硬件上獨立執行多(duō)個(gè)PLC、C++或視覺檢測模塊。基于PC的(de)自動化(huà)還(hái)提供了(le)将處理(lǐ)器内核與系統隔離的(de)能力。

例如，将一個(gè)或多(duō)個(gè)隔離核專用(yòng)于視覺處理(lǐ)，可(kě)以防止其它進程影(yǐng)響完成視覺檢查所需的(de)時(shí)間。在同一平台上運行的(de)其它進程或模塊，不會導緻計時(shí)結果發生變化(huà)。另一個(gè)好處是，檢查結果（包括圖像），可(kě)立即用(yòng)于在同一自動化(huà)軟件平台上并行運行的(de)主要機器自動化(huà)應用(yòng)。

使用(yòng)先進的(de)基于PC的(de)實時(shí)自動化(huà)軟件平台，可(kě)以帶來(lái)可(kě)觀的(de)實際好處。這(zhè)包括比機器視覺與機器控制平台彼此分(fēn)離時(shí)，更高(gāo)的(de)實時(shí)吞吐量和(hé)系統可(kě)用(yòng)性。這(zhè)不僅僅是一種不同的(de)處理(lǐ)機器視覺的(de)方式，也(yě)有助于提高(gāo)整個(gè)機器和(hé)過程的(de)性能。

總部位于德國的(de)Aixemtec GmbH公司，緻力于爲光(guāng)電系統的(de)精密裝配開發自動化(huà)解決方案。各種應用(yòng)領域的(de)組裝解決方案，都基于一個(gè)全面的(de)模塊化(huà)平台。過去，需要采用(yòng)多(duō)台PC實現視覺、人(rén)機界面（HMI）、順序控制和(hé)機器控制功能。現在，一個(gè)基于PC的(de)實時(shí)自動化(huà)軟件平台就可(kě)以完成這(zhè)些任務。在軟件方面，使用(yòng)了(le)視覺、可(kě)編程邏輯控制器（PLC）、運動控制、安全和(hé)HMI模塊。

過程的(de)某些準備工作，是在實時(shí)環境之外的(de)一個(gè)專門開發的(de)高(gāo)級語言程序中進行的(de)。基于PC的(de)控制系統，允許在同一台工業PC上無縫集成軟件模塊和(hé)用(yòng)戶定制程序。自動化(huà)軟件還(hái)利用(yòng)通(tōng)用(yòng)通(tōng)信接口，支持與其它軟件系統之間的(de)必要通(tōng)信。