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文／呼志刚
随着工业自动化中对机器视觉应用的普及,越来越多的用户希望能将光源照明、图像采集、算法分析等视觉系统的模块集成在一起,形成一体化的视觉系统,以降低视觉系统的复杂度.海康威视X86智能相机就最大程度满足了工业自动化中的视觉需求,为机器装上了敏锐“眼睛”.
当前,机器视觉在自动化中的占比越来越高,同一工位实现多种视觉功能的需求越来越旺盛,然而目前市场上大部分智能相机基于DSP（Digital Signal Processing,数字信号处理）或ARM（Advanced RISC Machine,进阶精简指令集机器）等嵌入式架构设计,这类智能相机虽然集成度较高,但处理能力较弱,只能实现特定功能或某几项简单功能,单个智能相机很难满足用户的多种应用需求.另一方面,很多有算法开发能力但硬件能力较弱的软件厂商希望能有一款开放性更强的智能相机平台,方便将算法移植进去,但基于DSP或ARM等嵌入式架构设计智能相机的灵活性差,移植开发难度大,对硬件开发能力要求很高.
为了满足市场需求,杭州海康威视数字技术股份有限公司（以下简称“海康威视”）子公司杭州海康机器人技术有限公司（以下简称“海康机器人”）顺应发展趋努,依托在图像传感、图像处理与分析、硬件设计与开发等方面的深厚积累,创新性地研发了基于X86架构的智能相机,为客户提供了集光源照明、图像采集、视觉分析、通讯输出于一体的视觉系统方案.该智能相机内置的Intel强大CPU,提供了高效的处理能力,配合海康机器人自主研发的高性能算法平台,能快速实现定位、识别、检测和测量等大部分视觉应用需求；同时,基于X86架构的硬件平台能让用户更加方便、简易地将算法和软件移植入相机内部.
高技术水平指标
为了确保海康威视X86智能相机能具有预期的使用效果,产品在设计时,对其算法处理性能、架构与开发环境、图像传感器等相关技术指标和参数做出了较为严格的要求.
强大的算法处理性能.海康威视X86智能相机采用IntelAtom E3845四核l 91GHz处理器,提供了强大的计算性能,并配以嵌入式Windows Embedded Stand 7 64bit操作系统,使相机可以对高分辨率的图像数据进行有效算法处理和高精度图像分析的同时,进行多种自定义格式的数据通信交互.
海康威视X86智能相机内置70余种自主研发的高性能视觉工具,算法性能优异,可实现l／16像素的定位精度和大于99 9g%的读码准确率,并且所有工具都针对Intel AtomE3845平台进行了深入优化,大大提高了算法处理速度.
所有视觉分析工具集成在海康威视算法平台上,该平台架构灵活,可通过图形交互和流程式操作快速搭建视觉方案,通过简单配置便可在一台相机上同时实现定位、测量、识别与检测等应用,真正实现“一机多用”.
开放式架构与开发环境.海康威视X86智能相机基于X86体系架构,内部搭载多种运行时库,支持多种开发语言,如VB、C、Labview、Halcon等,其与海康威视机器视觉工业相机可共用同一套SDK（Software Development Kit,软件开发工具包）,并与主流软件供应商兼容,使软件测试、开发周期大大缩短.X86开放平台兼容GigE Vision协议,使第三方软件的接入变得简单.
优异的图像传感器.海康威视X86智能相机采用国际一流厂商的CMOS图像传感器芯片,结合海康威视在图像传感器技术的积累进行针对性的开发,在运动和低对比度下仍能拍摄更清晰的图像.
原始图像数据经过前端高性能FPGA( Field -Programmable Gate Array．现场可编程门阵列)进行ISP（Image Signal Processing,图像信号处理）图像算法处理加速,为后续算法处理提供优异可靠的图像数据.
内置光源及优化光路.X86开放平台提供易拆卸的内置环形光源,并可根据客户需求更换为红、绿、蓝、白光任意一种,支持频闪和常亮模式.光源亮灭及频率通过FPGA进行精准控制,控制精度可以达到微秒级别,保证了图像采集和补光时序的同步性和一致性.采用特殊优化的光路,可大大减少光晕和反光干扰,为现场补光提供了便利.通过安装相机镜头防护罩,可以使相机的防护等级达到IP67水平,保护相机镜头、内置光源部分不受外部恶劣环境损伤.C口光学接口镜头便于现场镜头的选型以及安装、调试,方便灵活.
接口稳定,使用简单.相机底部采用航空插头接口,在保证相机整体的IP67防尘防水防护等级的同时,提供了良好线缆连接稳定性,预防现场由于振动所带来的线缆松动所造成的损失.X86开放平台提供了一路千兆网口,可用于现场的TCP/IP( Tranission Control Protocol/lnternetProtocol,传输控制协议／因特网互联协议)、UDP( UserDatagram Protocol．用户数据报协议)等网络协议的通信传输,其lGbps的带宽可大大减少图片及数据在传输上的耗时,提高结果传输的实时性.通过扩展线可扩展出一路标准的VGA（Video Graphics Array,一种视频传输标准）接口和一路USB20接口,实现显示屏幕和外部设备的接入,使前期的开发乃至后期的操作、维护都更加直观、便捷.三路的光耦隔离输入以及三路光耦隔离输出通过FPGA进行实时控制,使输入和输出的时效性大大提高,与图像传感器的同步精度可以达到微秒等级,使相机内外部的联动更加实时高效.X86开放平台自带一路的RS232通信接口,可通过简单的接线构建一个高效可靠的串口,满足工业现场对串口功能的需求.9-24V DC的宽电压供电,易于在工业现场使用不同的供电设备进行供电,减少对电源的要求.
在X86开放平台的顶部,有指示相机系统运行状态的ACT指示灯,指示网络连接状态的Link灯、相机供电状态的PWR灯以及两个可配置的U1、U2灯,通过指定特定的指示灯闪烁功能,方便现场调试.在X86开放平台相机的背部,采用特殊设计的菱形散热结构,使热量可以快速散发,保证了相机长久运行的稳定性.
为了方便开放平台的开发和调试,海康威视特别提供了一个扩展接口模块.通过使用扩展接口模块,不仅可以为相机提供电源,还可以额外提供七路光耦隔离输入和七路光耦隔离输出、一路外部光源供电以及一路RS232接口和一路RS485接口,使开发工程师可以更加直观和便捷地进行视觉软件的调试和应用.
多优势,广应用
海康X86智能相机集成了海康机器人自主研发的算能,满足工业自动化及物流等行业对小型化、高性能、稳定可靠、功能全面的设备需求.
易移植.支持海康工业相机SDK、HALCON、VisionPro、NI等主流协议；基于海康工业相机SDK、HALCON开发的软件,无需任何修改,可直接移植；具备VGA和USB接口,可连接显示器和键鼠,可以直接在开放平台上进行开发和调试；相比于当前市面上的ARM、DSP等架构的平台,X86架构在易用性和扩展性具有非常强大的优势.
性价比高.针对单相机应用,相比于使用PC-base方案,在硬件、系统复杂度、稳定性等方面更具竞争力,性价比优势尤为明显.一般情况下,PC-Base方案全套硬件（工业相机、镜头、光源、控制器、算法库、线缆）市场15万元起（不合软件开发费用）,而采用X86智能相机则可以节省成本30c/o以上.
接口丰富.具备一路千兆网口、3进3出IO( Input／Output,输入／输出)、一个232串口、一个VGA、一个USB20；通过接口扩展盒还可扩展三个USB、一个232、一个485接口.
防护等级更高.采用了完全密封的防水防尘外壳,使整机的防护等级达到了IP67水平；在接口连接方面,选择航空插头连接器来连接电源、IO、网络,稳定性和抗振性能更好.
此外,海康X86智能相机可以实现物流读码应用,支持超大景深下的条码、二维码以及DPM格式码的读取.可在相机内部实现条码的自动读取和上传,在终端上同货物的体积、重量等信息进行绑定,助力物流行业全面改造升级.
“厚积薄发,顺势而为”,海康机器人凭借深厚的技术积累和强大的产品开发能力,顺应市场趋势开发的X86智能相机为机器视觉应用提供了一种新颖的产品形态,兼具了用户对智能相机产品的多功能性和灵活性需求.目前,该相机已经广泛使用在快递物流、3C制造、电子半导体、食药品生产以及汽车及零配件等行业中,为客户提供定位引导、信息识别、尺寸测量以及缺陷检测等应用.
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参考文献：
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