Фото: designworldonline.com

Что выгоднее: смарт-камеры, системы машинного зрения на базе ПК или готовые решения под ключ?

На этот вопрос отвечает статья Уинна Хардина (Winn Hardin) из Ассоциации автоматического получения изображения. Upakovano.ru знакомит читателей с соображениями автора на тему систем машинного зрения.

Каждая система машинного зрения требует наличия камеры, программного и аппаратного обеспечения для обработки изображения, освещения и коммуникационного интерфейса. Смарт-камеры, системы на базе ПК и готовые системы под ключ обладают всеми этими компонентами. Но что лучше выбрать? Окончательное решение обычно определяется сложностью сферы применения, затратами на приобретение и эксплуатацию, техническую поддержку и возможность обновления.

Смарт-камеры

Если рассматривать все три вида систем машинного зрения с позиций цены приобретения, наиболее доступными являются смарт-камеры. На втором месте системы на базе ПК, и самые дорогие — системы, сделанные на заказ под ключ. Впрочем, цена покупки — всего лишь одно из соображений при приобретении оборудования. В зависимости от сферы применения она может быть гораздо меньше затрат, связанных с эксплуатацией и технической поддержкой.

«Как правило, существуют различные варианты смарт-камер, — объясняет Дэйв Уитни (Dave Whitney), менеджер по продажам в Северной Америке компании Leutron Vision, Inc. (Галифакс, Массачусетс). — Еще недавно смарта-камера, как мы сегодня называем видеодатчик, могла делать лишь простейшие измерения, принимать решения типа «годен/негоден» и т. п. У нее было ограниченное количество функций обработки изображения, обычно это подсистема пакета программ обработки изображения. Чтобы настроить камеру, не нужен инженер. Раньше функциональность была ограниченной. И если вам нужно изменить разрешение или саму область применения, следовало приобрести новую смарт-камеру.

Сейчас появилось новое поколение смарт-камер, подобных камере CheckSight компании Leutron, которая базируется на процессоре Intel Atom, совместима с GenICam и дает возможность пользователю выбирать и загружать по своему выбору библиотеку обработки изображений. Как и системы на базе ПК, смарт-камеры нового поколения требуют больше прикладных инженерных знаний, но дают вам больше возможностей, нежели просто видеодатчик. Если сочетать их с возможностями сети GigE, вы можете связать сотни смарт-камер в одну сеть для отслеживания и наблюдения».

В наши дни производители умных камер, такие как XIMEA GmbH (Мюнстер, Германия) вновь поднимают планку, помещая многоядерные процессоры в смарт-камеры, например чип AMD Fusion.

«Согласно исследованиям по нашей базе клиентов, абсолютное большинство систем машинного зрения работает со скоростью равной или меньшей 10 единиц в секунду, — отмечает генеральный директор XIMEA Макс Ларин (Max Larin). — Лишь примерно 15% систем машинного зрения работают с более высокой скоростью. Так что камера с интерфейсом GigE и двухъядерным ПК легко может удовлетворить данным требованиям. То же самое в основном справедливо и для смарт-камер на базе ПК. Наша смарт-камера CURRERA-G имеет расширение режима реального времени для встроенной системы Windows или Linux, что дает узнаваемый пользователем вид и упрощает удаленную техническую поддержу по сети. В то же время программируемый логический контроллер (PLC) способен выдерживать последовательность с точностью до нескольких наносекунд».

Системы на базе ПК

Решения на базе ПК обеспечивают разработчикам систем машинного зрения ряд преимуществ. Поскольку компьютеры разрабатываются для потребительского рынка, они обладают новейшими микропроцессорами. В этом смысле смарт-камеры могут им проигрывать, так как часто базируются на промышленных компьютерах и фирменных материнских платах. Впрочем, для конечных пользователей это может создать определенные трудности, поскольку изменение производителями компьютеров их компонентов или операционной системы потребует наличия обновленных драйверов для камер и другого оборудования. Системы на базе ПК обладают богатыми библиотеками по обработке изображений со множеством функций, что дает разработчикам систем машинного зрения больше инструментов и гибкости.

Камера с интерфейсом GigE и двухъядерным ПК легко может удовлетворить данным требованиям

Роберт Истланд (Robert Eastlund), директор и вице-президент по продажам системного интегратора в области машинного зрения, компании Graftek Imaging (Остин, Техас), говорит, что ожидает возможности поработать со смарт-камерами нового поколения, которые обеспечивают большую мощь в обработке изображений, но при этом предупреждает клиентов о бдительности при выборе решения на основе смарт-камеры.

«Мы стремимся брать “неудобные области применения” с определенным количеством сложных задач, включая языковые барьеры и сложные потребности в машинном зрении с многочисленными камерами и единым пультом управления, — говорит Истланд. — Поэтому, как правило, мы поставляем системы машинного зрения на базе ПК или готовые решения под ключ, собранные из имеющихся в наличии компонентов. Когда мы используем смарт-камеры, речь идет о простых областях использования, но мы при этом часто сталкиваемся с проблемами конструктивного плана, например, смарт-камера не помещается в имеющемся для этого пространстве, что ограничивает выбор типа датчика. Интересно, что мы часто наблюдаем, что у заказчиков со смарт-камерами возникает множество проблем. Возможно, это оттого, что у них более сложные проблемы, требующие решения, или они используют язык программирования графического интерфейса пользователя с ограниченной функциональностью. Это все равно, что вставлять квадратный колышек в круглое отверстие. Когда вы продаете заказчику смарт-камеру, вам надо убедиться, что все потребности клиента можно удовлетворить при помощи смарт-камеры. У нас больше гибкости, если мы занимаемся разработкой системы».

Решение под ключ

Готовая система предполагает, что системный интегратор или машиностроитель берут на себя всю конструкцию системы, включая инжиниринг, документацию, обучение и техническую поддержку. В целом, положительный момент состоит в том, что система будет работать так, как надо. При условии, что заказчик хорошо справился со свой частью работы — техническим заданием для разработки системы. И если что-то пойдет не так, заказчик может позвонить одному человеку, ответственному за систему, а не будет звонить всем по очереди — производителям камер, программного обеспечения и компьютеров, которые будут обвинять друг друга в проблемах. Впрочем, этот уровень удобства и функциональности и стоит соответственно дороже.

Говоря о решениях на базе ПК и системах машинного видения под ключ, Михаэль Штайнике (Michael Steinicke), менеджер по продукции компании Baumer Optronic GmbH (Радеберг, Германия), всегда предпочитает оценивать уровень знаний и возможности клиента, допустимый уровень инвестиций и то, предназначено ли решение для одной производственной линии, или речь идет о системе машинного зрения для всего производства в больших масштабах.

«Стоимость решения под ключ может быть выше, но следует принять во внимание, что вам в штате не надо иметь своего инженера по системам машинного зрения для контроля выполнения проекта, — добавляет Лэнс Оливер (Lance Oliver), инженер по проектам компании Vision Machine Technic, VMT GmbH. — Системы под ключ прекрасно подходят для высокоорганизованных производств, таких как фармацевтическая промышленность, потому что программирование, инструменты, настройки одинаковы независимо от того, где установлена данная система».

Роботизированные системы — другая отрасль, в которой больше используют готовые решения под ключ. «Интеграторы робототехники раньше предпочитали решения на безе ПК, но в настоящее время они хотят получить готовое решение, потому что они не хотят иметь в штате экспертов по машинному зрению, особенно если система включает и другие датчики, например, времени полета или лазерной триангуляции».

Когда-то системы машинного зрения разрабатывались исключительно на базе фирменного аппаратного и программного обеспечения. Но отрасль выросла и использует преимущества современных электронных технологий. Производители программного и аппаратного обеспечения для машинного зрения расширяют свое предложение, учитывая промышленные стандарты и принцип совместимости. Эти разработки продолжаются, и сегодня заказчики имеют больше возможностей, чем раньше, что позволяет им платить только за то, что им действительно нужно — решение, которое подходит для конкретной области применения, для конкретной компании и для конкретного кошелька.

Тема статьи: машинное зрение