การเลือกฮาร์ดแวร์: ประเด็นสำคัญในการเลือกคอมพิวเตอร์สำหรับอุตสาหกรรม

ในแอปพลิเคชันระบบมองเห็นของเครื่องจักร (machine vision) คอมพิวเตอร์อุตสาหกรรม (IPC) ทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์ประมวลผลหลัก รับผิดชอบงานต่างๆ เช่น การประมวลผลภาพ การวิเคราะห์ข้อมูล และการควบคุมอุปกรณ์ เนื่องจาก machine vision มักมีบทบาทสำคัญในการควบคุมระบบอัตโนมัติในโรงงาน อุตสาหกรรมตรวจสอบคุณภาพ และการควบคุมความแม่นยำ ดังนั้น การเลือก IPC จึงมีผลโดยตรงต่อสมรรถนะและความน่าเชื่อถือของระบบ

ในระบบการมองเห็นของเครื่องจักร ส่วนการรับภาพส่วนใหญ่ประกอบด้วยกล้องอุตสาหกรรม เลนส์อุตสาหกรรม และชุดแหล่งกำเนิดแสง ส่วนการประมวลผลภาพจะถูกดำเนินการด้วยซอฟต์แวร์ประมวลผลภาพ ตัวจับภาพ (Frame Grabber) สามารถเข้าใจได้ว่าเป็นอินเตอร์เฟซระหว่างกล้องอุตสาหกรรม (แหล่งวิดีโอ) กับคอมพิวเตอร์ (ซอฟต์แวร์) ภาพที่ถูกจับโดยตัวจับภาพจะถูกส่งไปยังคอมพิวเตอร์หรือโปรเซสเซอร์อื่น ๆ เพื่อทำการประมวลผล

I. สถานการณ์การใช้งานและความต้องการ

ระบบการมองเห็นของเครื่องจักรถูกนำไปใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านต่าง ๆ เช่น ระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรม การตรวจสอบคุณภาพ ระบบนำทางหุ่นยนต์ และการควบคุมที่มีความแม่นยำสูง ในด้านเหล่านี้ การเลือกใช้ IPC (Industrial Personal Computer) จะต้องพิจารณาจากประเด็นต่อไปนี้

1. ความต้องการในการประมวลผลภาพ

ระบบการมองเห็นของเครื่องจักรจำเป็นต้องประมวลผลข้อมูลภาพจำนวนมากได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งต้องการให้ IPC มีความสามารถในการประมวลผลที่ทรงพลัง

2. การเชื่อมต่ออุปกรณ์

มักมีความจำเป็นต้องเชื่อมต่ออุปกรณ์ต่างๆ เช่น กล้อง ตัวเซ็นเซอร์ และ PLC ผ่านทางอินเทอร์เฟซที่หลากหลายกัน ดังนั้น IPC จึงจำเป็นต้องมีอินเทอร์เฟซสำหรับรับ/ส่งข้อมูล (I/O) ที่เพียงพอ

3. ความสามารถในการปรับตัวต่อสภาพแวดล้อม

ในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรม อุปกรณ์สำหรับระบบมองเห็นของเครื่องจักรอาจต้องเผชิญกับสภาพแวดล้อมที่เลวร้าย เช่น อุณหภูมิสูง ฝุ่น และการสั่นสะเทือน ดังนั้น IPC จึงจำเป็นต้องมีความสามารถในการต้านทานสัญญาณรบกวนที่แข็งแกร่ง รวมถึงสามารถปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมได้ดี

II. ปัจจัยที่ควรคำนึงในการเลือก IPC

เมื่อเลือก IPC ที่เหมาะสมสำหรับระบบมองเห็นของเครื่องจักร จำเป็นต้องคำนึงถึงประเด็นในประเด็นต่อไปนี้:

1. ประสิทธิภาพในการประมวลผล

โดยทั่วไป ระบบมองเห็นของเครื่องจักรจะต้องการการประมวลผลภาพและการคำนวณแบบเรียลไทม์ ซึ่งต้องการให้ IPC มีความสามารถในการประมวลผลที่ทรงพลัง ตัวเลือกอาจรวมถึงการเลือกรุ่นที่ติดตั้งหน่วยประมวลผลกลางประสิทธิภาพสูง (เช่น ซีพียู Intel Core i-series, ซีพียู Xeon) และหน่วยประมวลผลกราฟิก (เช่น การ์ดเร่งความเร็วกราฟิก NVIDIA GPU) เพื่อสนับสนุนงานการประมวลผลภาพ

2. ข้อกำหนดของอินเทอร์เฟซ

อัตราการสุ่มตัวอย่างแสดงถึงความเร็วและความสามารถของตัวจับภาพในการประมวลผลภาพ ในระหว่างการรับภาพ ต้องให้ความสนใจว่าอัตราการสุ่มตัวอย่างของตัวจับภาพตรงตามข้อกำหนดหรือไม่

3. ความสามารถในการปรับตัวต่อสภาพแวดล้อม

ระบบเวิร์กชอปวิชันมักทำงานในสภาพแวดล้อมที่ค่อนข้างสาหัส เช่น โรงงานอุตสาหกรรม ดังนั้นเครื่อง IPC จำเป็นต้องมีคุณสมบัติเช่น ทนการสั่นสะเทือน กันฝุ่น กันน้ำ และทำงานที่อุณหภูมิแบบกว้าง

4. ประสิทธิภาพและเสถียรภาพแบบเรียลไทม์

ระบบการมองเห็นของเครื่องจักรต้องการการตอบสนองแบบเรียลไทม์ต่อสัญญาณภายนอก ดังนั้นระบบปฏิบัติการของ IPC จึงจำเป็นต้องรองรับความต้องการแบบเรียลไทม์ การเลือกระบบปฏิบัติการแบบเรียลไทม์ (RTOS) หรือระบบปฏิบัติการแบบฝังตัว จะสามารถรับประกันความทันเวลาและความแม่นยำในการประมวลผลข้อมูลได้

5.ความสามารถในการขยายระบบ

เมื่อการประยุกต์ใช้ระบบการมองเห็นของเครื่องจักรขยายตัวต่อเนื่อง IPC จำเป็นต้องมีความสามารถในการขยายระบบที่ดี เพื่อให้สามารถเพิ่มฮาร์ดดิสก์ หน่วยความจำ อินเทอร์เฟซเครือข่าย เป็นต้น ได้อย่างง่ายดาย เพื่อสนับสนุนการอัปเกรดและปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบ

III. การเปรียบเทียบสเปคฮาร์ดแวร์ของ IPC

IV กำหนดค่าฮาร์ดแวร์แบบมาตรฐานแนะนำ

เมื่อเลือก IPC สำหรับการประยุกต์ใช้งาน Machine Vision มีโครงสร้างฮาร์ดแวร์แบบมาตรฐานที่แนะนำไว้ดังนี้ เพื่อช่วยให้สามารถเลือก IPC ที่เหมาะสมตามความต้องการที่แตกต่างกัน

V. สรุปและคำแนะนำในการเลือก

ในแอปพลิเคชัน Machine Vision การเลือก IPC ควรให้ความสำคัญในหลายด้าน ได้แก่ ประสิทธิภาพการประมวลผล การรองรับอินเตอร์เฟซ ความสามารถในการปรับตัวต่อสภาพแวดล้อม ประสิทธิภาพแบบเรียลไทม์ และศักยภาพในการขยายระบบ IPC ที่เหมาะสมจะต้องไม่เพียงแต่ตอบสนองความต้องการในการประมวลผลภาพอย่างมีประสิทธิภาพเท่านั้น แต่ยังต้องสามารถทำงานได้อย่างเสถียรในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง พร้อมด้วยความสามารถในการเชื่อมต่อและขยายระบบได้เพียงพอ

คำแนะนำในการเลือก:

1. สำหรับการประมวลผลภาพและการทำงานที่ซับซ้อน ให้เลือก IPC ที่ติดตั้ง CPU และ GPU ที่ทรงพลัง

2.  สำหรับการใช้งานกล้องหลายตัวและต้องการการตรวจสอบแบบเรียลไทม์ อุปกรณ์ IPC ต้องมีการสนับสนุนเครือข่ายและอินเทอร์เฟซที่หลากหลาย

3.  สำหรับการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่มีฝุ่นหรือสภาพแวดล้อมที่รุนแรง ควรเลือกอุปกรณ์ IPC ที่มีคุณสมบัติกันกระแทก กันฝุ่น กันน้ำ และรองรับช่วงอุณหภูมิที่กว้าง

4.  สำหรับการใช้งานที่ต้องการการประมวลผลข้อมูลแบบขอบ (Edge Computing) ควรเลือกระบบแบบฝัง (Embedded System) หรืออุปกรณ์ IPC แบบกะทัดรัด เพื่อให้สามารถประมวลผลข้อมูลได้อย่างรวดเร็ว