簡化嵌入式系統機器視覺開發 須從硬體平台、系統著手

針對高性能圖像分析需求，導入低功耗版i7先進處理器搭配單板式、Fanless設計架構，可使機器視覺系統兼具性能與穩定性提升目標。Intel

選擇機器視覺應用方案時，雖然現有機器視覺套件會有常用視覺應用模組可套用，但通常自動化嵌入式機器視覺會部署的情境各異，也免不了要針對相關應用進行功能客製設計，針對此即需考量嵌入式智能平台、機器是視覺系統部署相關問題…

在眾多自動化產線所需的機器視覺應用中，通常使用機器視覺套件多數可解決應用需求，但機器視覺套件提供的SDK或是功能延展性並未能一一如自動化產線所需，功能客製化或自行開發成為不可避免的過程。

提升機器視覺導入效益  嵌入式運算平台延展性是關鍵

尤其是機器視覺的自動化應用，若將機器視覺應用佈署在生產流程中，由於所生產的產品五花八門，很難用一套多用途的機器視覺套件進行產線自動化整合，在對高複雜度的視覺辨識、處理或分析，也很容易因為機器視覺套件整合的嵌入式平台效能或是系統延展性限制，影響後續針對應用需求的二次開發彈性。

為在關鍵的產製流程中整合高效能的機器視覺應用，關鍵在於運算、分析平台的效能支援性，為考量即時分析與未來二次開發需求，選擇嵌入式運算平台方案就必須特別審慎，除須選擇性能表現相對較佳的嵌入式運算平台，為了後續二次開發與系統功能延展便利性，所使用的開發平台對常用開發工具或程式語言的支援性也需一併考量。

硬體平台效能提升  有利於提升機器視覺分析處理能力

對機器視覺這類高效能的應用需求，運算平台對處理效能的要求相當嚴苛，因為系統必須自影像擷取、分析進行大量數據分析與即時處理，加上自動化生產環境狀況多變，可能因為階段自動化加工程序不同，操作環境會有高溫、高落塵、高震動等問題產生，除須考量效能與系統延展性外，嵌入式運算平台因應惡劣佈署環境的穩定性與耐用度，也必須一併考量。

為增加嵌入式機器視覺平台運行穩定性，選用嵌入式無風扇Fanless系統平台是較佳選擇，因為風扇本身已是機械式結構，機械運轉結構中的軸承易受或線圈易受落塵影響其運作壽命，而高溫、長時間運轉狀況下，風扇元件也極易老化故障，進而導致嵌入式運算平台散熱不良，影響其運作穩定性，而使用Fanless平台基本上少了高風險的風扇元件，加上為了因應Fanless需求，運算載板選用低功耗元件與輔助散熱技術，也能減少系統元件受熱影響運作穩定問題。

為確保長時間連續運轉系統穩定性與減低硬體維護成本，嵌入式系統平台選用單板設計、儘可能減少內部連接器？連接線的設計方案，也對機器視覺系統運轉穩定性加分。

Fanless、SSD減少機械性元件  提升嵌入式平台穩定性

而Fanless概念再延續，在嵌入式運算平台即必須同時考量置換傳統機械結構運行的零組件，提升其系統穩定性，而一般因應大量分析、處理所需的硬碟設備，則有必要置換以固態硬碟(Solid State Disk；SSD)，同時可避免設置環境高溫、震動影響其磁碟讀？寫穩定性，而SSD高效能讀？寫支援也能為機器視覺系統提供高解析度機器視覺影像提取、分析提供更高效率的存儲環境。

而在固態硬碟方面，對自動化應用較佳選項，為導入工業級固態硬碟，基本必須支援耐震度5G或是500G耐衝擊應力，同時運行溫寬也必須能支援10度？60度以上溫度。

在機器視覺平台的運算核心處理器部分，目前已有支援Fanless架構嵌入式應用導入主流的Intel Core i7處理器產品，針對嵌入式整合應用需求的低功耗、高效能要求，使用多核心、低功耗mobile應用封裝的處理器元件，均可為嵌入式機器視覺應用提供超過2？4GHz運作時脈的高速處理支援，同時針對外部機器視覺與控制生產設備連接需求，在I/O輸出入介面支援方面，可應用PCI與PCIe擴充槽進行I/O擴展，搭配機器視覺的前端影像擷取模組，即可架構因應自動化光學檢測、機器視覺的特殊高效運算、分析應用需求。

考量不同生產設備連接需求  多元I/O支援不能輕忽

在硬體外部I/O支援方面，則可視自動化系統需求，看是否要將擷取影像、Log記錄同步儲存雲端或外部儲存架構，由於機器視覺高解析度圖像傳輸碼率較高，選用GBe網路整合較能因應整合需求，而酖載板系統也必須預留如RS-232/422/485或是USB等介面支援，則可因應不同的生產設備進階連線、控制需求，可就近使用生產設備提供的連接介面進行自動化機器視覺整合，或是連接生產治具或生產設備提供高度自動化整合架構。

除機器視覺硬體運算平台的選用外，軟體系統的整合也是關鍵，畢竟機器視覺必須大量仰賴系統軟體進行分析、演算與提供自動化控制決策，為了讓自動化產線整合機器視覺的效益發揮，必須確保前端擷取的影像品質水準。

搭配前端機器視覺擷取設備  提升自動化圖像分析效益

尤其是部署的影像擷取裝置通常會和生產設備連接或是設置在周遭，生產設備高速運轉造成的振動即直接影響畫面擷取品質，一般拍攝鏡頭可用光學圖像穩定(optical image stabilization；OIS)來改善影像振動問題，但此也會造成擷取圖像細部出現模糊或是不易分析拍攝標的特徵狀況，若是OIS功能機制為整合於鏡頭以光學透鏡處理，對圖像品質的提升有顯著效果，若是利用嵌入式系統電子運算提升畫面精細度的穩定提升功能，對機器視覺細部畫質的提升效用則相對有限。

此外，也可利用機器視覺開發工具提供的DVS(Digital Video Stabilization)數位影像穩定模組，搭配整合提升機器視覺擷取影像品質，而採取數位化的影像提升方法，甚至可以改善弱光、低光源下的影像品質提升，為後續嵌入式平台進行圖像分析運算提供更好的基礎圖像畫質，提升機器視覺的實用價值。