Tại sao Máy tính PC lại được sử dụng trong ứng dụng xử lý ảnh Machine Vision

Tại sao lại sử dụng PC trong machine vision trong khi từ lâu các Smart Camera đã được coi là phổ biến và dễ sử dụng?. Trong bài viết này chúng ta sẽ cùng tìm hiểu những thế mạnh của việc sử dụng máy tính (PC) trong các ứng dụng Machine vision các bạn nhé.

PC ngày càng được sử dụng nhiều trong các ứng dụng Machine Vision

Vào những năm 1990 với sự phát triển mạnh mẽ của ngành sản xuất chíp và công nghệ vi mạch đã dẫn đến sự ra đời của Smart Camera. Giờ đây các nhà sản xuất có thể tạo ra một camera có chức năng xử lý ảnh và các I/O với kích thước nhỏ gọn.

Tuy nhiên kích thước và chi phí không phải là tất cả trong môi trường công nghiệp. Mặc dù Smart Camera là cuộc cách mạng và mở rộng thị trường đáng kể trong mảng machine vision, nhưng nó không thể đáp ứng được tất cả các nhu cầu đặc biệt là các bài toán có tính hệ thống.

Smart Camera của hãng iRayple

Một hệ thống Machine Vision sử dụng PC sẽ bao gồm 1 máy tính được cài đặt sẵn 1 hệ điều hành ví dụ như Windows, một card mạng hoặc cổng USB giúp máy tính giao tiếp với Camera để lấy hình ảnh, một gói phần mềm xử lý hình ảnh đưa ra quyết định và gửi dữ liệu đạt (OK) hay không đạt (NG) đến một hệ thống khác (ví dụ là PLC để bật đèn báo hoặc phân loại sản phẩm). Phần cứng xử lý ảnh dựa trên PC đã thay đổi rất ít trong vòng 20 năm qua. Sự khác biệt là những thay đổi về sức mạnh tính toán giờ đây cho phép phần mềm mạnh mẽ hơn, trong vòng 1 giây có thể xử lý đến vài chục ảnh có khi hàng trăm ảnh. Sau đây là một số ví dụ về những ưu điểm vượt trội khi chúng ta sử dụng máy tính trong các ứng dụng machine vision:

Kết nối và sử dụng nhiều camera cùng lúc

Xử lý ảnh công nghiệp dựa trên PC có thể tiết kiệm chi phí hơn và sử dụng dễ hơn cho nhiều camera cùng lúc. Một PC cũng có thể chạy nhiều ứng dụng kiểm tra cùng lúc.Ví dụ ứng dụng kiểm tra có hoặc không có các linh kiện dưới gầm của xe hơi trong 1 dây truyền lắp ráp và sản xuất xe hơi. Một ứng dụng như vậy có thể cần 12 đến 18 camera. Một PC xử lý ảnh công nghiệp có thể kết nối với tất cả camera (có thể lên đến hàng trăm camera) trên cùng một giao diện phần mềm giúp tiết kiệm chi phí hơn và dễ dàng quản lý hơn so với việc sử dụng Smart Camera riêng lẻ. Điều này cũng tương tự đối với việc kiểm tra nhiều vị trí trên một bề mặt sản phẩm có diện tích lớn. Máy tính không chỉ kết nối nhiều camera cùng lúc mà còn có thể kết nối nhiều camera có các chuẩn giao tiếp khác nhau cùng lúc như: USB3, GigE, CameraLink…

Một ứng dụng kiểm tra board mạch sử dụng đến 04 camera cùng lúc

Xử lý các ảnh có độ phân giải lớn hoặc chạy các thuật toán cao cấp

Các nhà sản xuất chíp CPU luôn cố gắng tạo ra chip nhanh hơn bởi vì hệ thống xử lý ảnh công nghiệp dựa trên PC có thể phải xử lý các thuật toán cao cấp cho các ứng dụng khó như OCR, hoặc cắt/khắc Laser. Những loại ứng dụng này khó chiếu sáng và các ký tự không nhất quán. Xử lý ảnh công nghiệp trên PC cho phép chạy nhanh các thuật toán có độ phức tạp cao mà Smart Camera gần như không làm được.

Ứng dụng OCR - kiểm tra kí tự in phun chạy trên 1 PC

Xử lý ảnh công nghiệp trên PC có thể xử lý ảnh có độ phân giải lớn. Các chuẩn giao tiếp GigE và CameraLink... có độ phân giải từ 5 Megapixel trở lên. Các độ phân giải trong phạm vi này không khả dụng đối với Smart Camera.

Ứng dụng sử dụng camera có độ phân giải cao lên đến 12 Megapixel để nhận diện đường biên sản phẩm và điều khiển máy CNC

Giao diện người dùng linh hoạt

Mỗi khách hàng khác nhau lại có 1 yêu cầu khác nhau, thậm chí 2 ứng dụng kiểm tra lỗi bề mặt sản phẩm giống nhau hoàn toàn ở 2 nhà máy khác nhau lại được yêu cầu thiết kế 1 giao diện người dùng khác nhau. Nếu bạn muốn làm hài lòng khách hàng, muốn tăng thêm giá trị cho khách hàng, bạn cần 1 giải pháp phần mềm linh hoạt. Sử dụng PC là cần thiết để có thể lập trình 1 giao diện hiển thị hầu hết các thông số của ứng dụng xử lý ảnh công nghiệp cũng như các yêu cầu thêm của khách hàng mà bạn muốn đáp ứng tối đa. Vì vậy người dùng cuối có thể tự cài đặt và thiết lập các thông số mong muốn. Bảo vệ bằng mật khẩu và phân quyền cho người sử dụng.

Giao diện lấy mẫu của phần mềm kiểm tra lỗi bề mặt sản phẩm

Giao tiếp với thiết bị ngoại vi

PC có thể giao tiếp được hầu hết mọi thiết bị. Và như vậy phần mềm xử lý ảnh công nghiệp sử dụng PC có thể giao tiếp với PLC, Robot, mạch I/O v.v… PC cũng được tích hợp sẵn cổng Ethernet, PCI giúp cho việc giao tiếp chuẩn công nghiệp được dễ dàng hơn. Ngoài ra máy tính cũng có thể dễ dàng kết nối với các cơ sở dữ liệu như SQL Database, Excel... để phục vụ cho các mục đích lưu trữ kết quả kiểm tra, xuất báo cáo dữ liệu sản xuất.

Sơ đồ minh họa hệ thống Camera phân loại sản phẩm bằng barcode sử dụng PC

Cấu hình máy tính linh hoạt dễ chọn lựa cho từng ứng dụng phù hợp

Máy tính được sản xuất, lắp ráp từ nhiều bộ phận điện tử, linh kiện rất sẵn có trên thị trường. Không khó khăn để 1 kĩ sư công nghệ thông tin có thể xây dựng 1 máy tính trong 1 vài giờ đồng hồ. Các thông số cơ bản ảnh hưởng đến tốc độ xử lý ảnh là xung nhịp CPU hay RAM, với 1 yêu cầu cụ thể của 1 ứng dụng xử lý ảnh công nghiệp thì người kĩ sư machine vison sẽ đề xuất thông số phù hợp nhất. Ngoài ra tùy thuộc vào môi trường lắp đặt PC như: quá lạnh hay quá nóng, đổ ẩm cao, có nhiều bụi ... mà người thiết kế sẽ đề xuất 1 cấu hình máy tính có cover bảo vệ để chống chọi được với môi trường xung quanh. Các nhà sản xuất máy tính đã cho ra đời các dòng máy tính công nghiệp với cấp độ bảo vệ cao.

Một máy tính công nghiệp có khả năng chống bụi và làm việc trong môi trường nhiệt độ cao

Kết luận

Xử lý ảnh công nghiệp sử dụng PC có nhiều ưu điểm tuy nhiên Smart Camera vẫn có chổ đứng trên thị trường nhất là những bài toán yêu cầu đơn giản. MC&TT là nhà phân phối, cung cấp chuyên nghiệp các thiết bị, giải pháp, phần mềm phục vụ cho hệ thống thị giác máy công nghiệp đáng tin cậy, chúng tôi có kiến thức sâu rộng và nhiều năm kinh nghiệm làm việc trong lĩnh vực này.  Nếu bạn có bất cứ thắc mắc nào cần tư vấn về Lens, hay liên lạc ngay với chúng tôi để được tư vấn giải đáp !