EN
Hardware-Auswahl: Wichtige Überlegungen bei der Auswahl von Industrie-PCs
In Anwendungen der industriellen Bildverarbeitung fungiert der Industrie-PC (IPC) als zentrales Rechengerät und übernimmt mehrere Aufgaben wie Bildverarbeitung, Datenanalyse und Gerätesteuerung. Da die industrielle Bildverarbeitung häufig eine entscheidende Rolle in der industriellen Automatisierung, Qualitätsprüfung und Präzisionssteuerung spielt, wirkt sich die Auswahl des IPC direkt auf die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit des Gesamtsystems aus.
In einem maschinellen Sehsystem besteht der Bildaufnahmesteil hauptsächlich aus einer Industriekamera, einem Industrieobjektiv und einer Beleuchtungskombination, während der Bildverarbeitungsteil durch Bildverarbeitungssoftware realisiert wird. Die Framegrabberkarte kann als Schnittstelle zwischen der Industriekamera (Videosignalquelle) und dem Computer (Software) verstanden werden. Die von der Framegrabberkarte aufgenommenen Bilder werden dem Computer oder anderen Prozessoren zur weiteren Verarbeitung zugeführt.
I. Anwendungsszenarien und Anforderungen
Maschinelle Sehsysteme werden in Bereichen wie industrielle Automatisierung, Qualitätsprüfung, Roboterführung und hochpräzise Steuerung weit verbreitet eingesetzt. In diesen Bereichen muss die Auswahl des IPC anhand der folgenden Punkte erfolgen:
1. Anforderungen an die Bildverarbeitung
Maschinelle Sehsysteme müssen große Mengen an Bilddaten effizient verarbeiten können, weshalb der IPC über leistungsstarke Verarbeitungskapazitäten verfügen muss.
2. Geräte-Konnektivität
Es ist oft notwendig, Geräte wie Kameras, Sensoren und PLCs über verschiedene Schnittstellen zu verbinden. Daher benötigt der IPC ausreichend Eingangs/Ausgangs-(I/O)-Schnittstellen.
3. Anpassungsfähigkeit an die Umgebung
In industriellen Umgebungen können Maschinenvisionsgeräte harten Bedingungen wie hohen Temperaturen, Staub und Vibration ausgesetzt sein. Folglich benötigt der IPC starke Störfestigkeit und Anpassungsfähigkeit an die Umweltbedingungen.
II. Faktoren bei der IPC-Auswahl zu berücksichtigen
Bei der Auswahl eines für Maschinenvison geeigneten IPCs müssen folgende Aspekte berücksichtigt werden:
1. Verarbeitungsleistung
Maschinenvisionssysteme erfordern typischerweise Echtzeit-Bildverarbeitung und -berechnung, wodurch leistungsstarke Rechenkapazitäten beim IPC erforderlich sind. Optionen beinhalten die Auswahl von Modellen mit leistungsstarken CPUs (z. B. Intel Core i-Serie, Xeon Prozessoren) und GPUs (z. B. NVIDIA GPU-Beschleunigungskarten), um Bildverarbeitungsaufgaben zu unterstützen.
2. Schnittstellenanforderungen
Die Abtastrate spiegelt die Geschwindigkeit und Fähigkeit des Frame Grabbers bei der Bildverarbeitung wider. Während der Bildaufnahme muss darauf geachtet werden, ob die Abtastrate des Frame Grabbers den Anforderungen entspricht.
3. Anpassungsfähigkeit an die Umgebung
Maschinenvison-Systeme arbeiten oft an vergleichsweise rauen Standorten wie Fabrikwerkstätten. Der IPC muss Eigenschaften wie Schutz gegen Stöße, Staub- und Wasserschutz sowie Betrieb über einen weiten Temperaturbereich aufweisen.
4. Echtzeitleistung und Stabilität
Die Maschinenvison erfordert eine Echtzeitreaktion auf äußere Signale. Daher muss das Betriebssystem des IPCs die Anforderungen in Echtzeit unterstützen. Die Wahl eines Echtzeit-Betriebssystems (RTOS) oder eines eingebetteten Betriebssystems gewährleistet die zeitgerechte und genaue Datenverarbeitung.
5. Erweiterbarkeit
Da sich die Anwendungen der Maschinenvison-Systeme kontinuierlich erweitern, muss der IPC über gute Erweiterbarkeit verfügen, sodass Festplatten, Speicher, Netzwerkschnittstellen usw. problemlos hinzugefügt werden können, um Systemfunktionsupgrades und -optimierungen zu unterstützen.
III. Vergleich der Hardware-Konfigurationen des IPC
|
Artikel |
Anforderung an den IPC |
Beschreibung |
|
Verarbeitungsleistung |
Leistungsstarke CPU- und GPU-Unterstützung |
Es ist erforderlich, einen IPC mit leistungsstarker CPU (z. B. Intel Core, Xeon) und GPU-Unterstützung auszuwählen. |
|
Schnittstellenbedarf |
Leistungsstarke CPU- und GPU-Unterstützung |
Schnittstellen wie USB, GigE, RS-232/485, Camera Link müssen bereitgestellt werden. |
|
Umgebungsanpassungsfähigkeit |
Stoßfest, staubdicht, wasserdicht, breiter Temperaturbereich |
Die IPC benötigt ein robustes Gehäuse, das in der Lage ist, extremen Umgebungen wie Temperaturschwankungen, Staub und Vibrationen standzuhalten. |
|
Echtzeit-Leistung |
Unterstützung für RTOS oder Embedded-OS |
Bereitstellung eines Betriebssystems, das die Echtzeit-Datenverarbeitung unterstützt, um die Echtzeit-Bildverarbeitung sicherzustellen. |
|
Ausweitung |
Unterstützung modularen Designs & Hardware-Erweiterung |
Unterstützung des Hinzufügens von zusätzlichem Speicher, Festplatten, Ein-/Ausgabeschnittstellen für eine einfache Systemerweiterung. |
Iv. Empfohlene typische Hardware-Konfigurationen
Bei der Auswahl eines IPC für Anwendungen der maschinellen Bildverarbeitung sind unten mehrere empfohlene typische Hardware-Konfigurationen aufgeführt, die dabei helfen können, den geeigneten IPC basierend auf unterschiedlichen Anforderungen auszuwählen:
|
Anwendungsszenario |
Empfohlene Hardware-Konfiguration |
Grund |
|
Hochpräzise Bildverarbeitung |
Leistungsstarker Prozessor (z. B. Intel Core i7/i9) + GPU (z. B. NVIDIA Jetson) |
Leistungsstarke Prozessoren und GPUs beschleunigen Bildverarbeitungsaufgaben und sind geeignet für komplexe Vision-Anwendungen. |
|
Mehrere Kameras synchronisieren und überwachen |
Mehrere Schnittstellen (GigE, USB3.0), Hochgeschwindigkeitsnetzwerk |
Mehrere Schnittstellen ermöglichen die Echtzeit-Datenerfassung und -übertragung von mehreren Kameras, wodurch Verzögerungen vermieden werden. |
|
Einsatz unter widrigen Umweltbedingungen |
Gehäuse stoß-/staubgeschützt, weites Temperaturspektrum (-20°C~60°C) |
Geeignet für raue Umgebungen wie hohe Temperatur, Feuchtigkeit, Staub; gewährleistet langfristig stabile Funktion. |
|
Bedarf an Edge Computing |
Leistungsstarkes Embedded-System (z. B. ARM-Architektur) |
Edge-Computing-Aufgaben erfordern schnelle lokale Verarbeitungskapazitäten, um die Netzwerklatenz zu reduzieren. |
|
Industrielle Automatisierungssteuerung |
Mehrere Ein-/Ausgangsschnittstellen (z. B. RS-232, CAN-Bus) |
Der IPC muss den Zugriff und die Steuerung mehrerer industrieller Geräte unterstützen und eine effiziente Kommunikation zwischen den Geräten gewährleisten. |
V. Zusammenfassung und Auswahlempfehlungen
Bei maschinellen Sehanwendungen sollte die IPC-Auswahl auf mehrere Aspekte achten, einschließlich der Verarbeitungsleistung, der Unterstützung von Schnittstellen, der Umweltverträglichkeit, der Echtzeitfähigkeit und der Erweiterbarkeit. Ein geeigneter IPC muss nicht nur die Anforderungen einer effizienten Bildverarbeitung erfüllen, sondern auch einen stabilen Betrieb in rauen Umgebungen gewährleisten und über ausreichende Konnektivität und Erweiterungsmöglichkeiten verfügen.
Auswahlempfehlungen:
1. Für hochpräzise Bildverarbeitung und komplexe Aufgaben wählen Sie einen IPC mit leistungsstarkem Prozessor und Grafikkarte aus.
2. Für mehrere Kameras und Echtzeitüberwachung muss die IPC über umfangreiche Netzwerk- und Interfacesupport verfügen.
3. Für Anwendungen in rauen Umgebungen wählen Sie eine IPC mit stoßfesten, staubdichten, wasserdichten Funktionen und Unterstützung eines breiten Temperaturbereichs.
4. Für Anwendungen mit Edge-Computing wählen Sie ein eingebettetes System oder eine kompakte IPC, um eine schnelle Datenverarbeitung zu ermöglichen.
