【虹科】成像系統(tǒng)在交通運(yùn)輸過(guò)程中的新應(yīng)用
關(guān)于虹科智能感知虹科智能感知事業(yè)部專(zhuān)注于智能感知與機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域，已經(jīng)和IDS，Blickfeld和Gidel等有著重要地位的國(guó)際公司展開(kāi)深度的技術(shù)合作。我們的解決方案包括3D激光雷達(dá)，工業(yè)相機(jī)，視覺(jué)處理平臺(tái)，圖像采集卡及視覺(jué)系統(tǒng)集成等。虹科的工程師積極參與國(guó)內(nèi)外專(zhuān)業(yè)協(xié)會(huì)和聯(lián)盟的活動(dòng)，我們非常重視技術(shù)培訓(xùn)和積累，公司定期與國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)進(jìn)行交流和培訓(xùn)。
成像技術(shù)的進(jìn)步使得機(jī)器視覺(jué)在制造業(yè)方面變得舉足輕重，配合使用相機(jī)、傳感器和處理平臺(tái)，可以有效提高質(zhì)量、降低成本、提高生產(chǎn)率。如今，成像技術(shù)進(jìn)一步完善，能夠監(jiān)測(cè)制造過(guò)程，實(shí)現(xiàn)制造過(guò)程的自動(dòng)化，因而其設(shè)計(jì)應(yīng)用范圍越來(lái)越大。在智能交通系統(tǒng)（ITS）市場(chǎng)，視覺(jué)技術(shù)正用于鐵路監(jiān)控和檢測(cè)系統(tǒng)。通過(guò)采用在自動(dòng)化生產(chǎn)制造業(yè)廣泛使用的千兆比特以太網(wǎng)（GigE）系統(tǒng)，ITS設(shè)計(jì)師可以設(shè)計(jì)出能夠進(jìn)行復(fù)雜分析的解決方案，同時(shí)又具有部署快捷、維修方便、使用簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。本文將對(duì)虹科外置式采集卡是如何幫助推動(dòng)ITS應(yīng)用的部署、可用性和成本優(yōu)勢(shì)做扼要說(shuō)明。具體來(lái)講，我們主要探討如何選擇合適的視頻接口——用以對(duì)影像數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化并傳送至計(jì)算機(jī)或顯示器的軟硬件——才能對(duì)鐵路檢測(cè)成像系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和性能產(chǎn)生積極影響。GigE：ITS的自然選擇隨著機(jī)器視覺(jué)擴(kuò)展到更為廣闊的市場(chǎng)，視頻接口對(duì)于支持互操作性、設(shè)計(jì)靈活性和成本優(yōu)勢(shì)的促進(jìn)作用越來(lái)越重要。視頻互連通常見(jiàn)于機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)，包括Analog、Camera Link，GigE Vision和USB3 Vision技術(shù)，現(xiàn)在也見(jiàn)于ITS應(yīng)用。使GigE Vision成為機(jī)器視覺(jué)業(yè)最為廣泛部署的視頻接口標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)中 —— 遠(yuǎn)距離電纜布線(xiàn)，更多的計(jì)算平臺(tái)選擇和聯(lián)網(wǎng)能力——大多數(shù)明顯對(duì)ITS應(yīng)用大有裨益。電纜布線(xiàn)：由于具有以太網(wǎng)的遠(yuǎn)距離傳輸性能——標(biāo)準(zhǔn)銅纜可傳數(shù)百米、光纖數(shù)千米，而Camera Link僅有數(shù)十米——處理設(shè)備可以更加方便地加以安置。在鐵路檢測(cè)系統(tǒng)中，處理設(shè)備可以從露天跨軌信號(hào)桿處移到防護(hù)更好、易于接近的場(chǎng)所或集中到操控中心。另外，以太網(wǎng)供電（PoE）電纜“一線(xiàn)”式安裝，將系統(tǒng)從攝像機(jī)必需的硬連線(xiàn)供電中解放了出來(lái),進(jìn)一步簡(jiǎn)化了部署、降低了成本。最近引入的 802.11上的無(wú)線(xiàn)視頻接口GigE Vision徹底淘汰了電纜布線(xiàn)，從而減少了材料費(fèi)，安裝費(fèi)和維護(hù)費(fèi)用。GigE Vision為檢測(cè)應(yīng)用開(kāi)辟全新的天地，它能夠讓一臺(tái)攝像機(jī)向多個(gè)端點(diǎn)傳送視頻，也能讓多臺(tái)攝像機(jī)向一個(gè)端點(diǎn)傳送頻，或兩者混用。如果主PC脫機(jī)，檢測(cè)功能可由后備PC承擔(dān)，無(wú)需切換線(xiàn)纜或更改軟件設(shè)定。在多攝像機(jī)應(yīng)用中，整合者可能會(huì)使用一系列聯(lián)網(wǎng)的低成本攝像機(jī)來(lái)代替單個(gè)性能較高、價(jià)格昂貴的攝像機(jī)。
Fig.1 在鐵路檢測(cè)系統(tǒng)中，虹科10 GigE外置式采集卡提高了系統(tǒng)可靠性并降低了成本從而有助于最大限度地提高效率和減少停機(jī)時(shí)間鐵路檢測(cè)中的GigE鐵路檢測(cè)是一項(xiàng)復(fù)雜的ITS應(yīng)用，它利用多攝像機(jī)多光譜成像系統(tǒng)監(jiān)控車(chē)廂和貨物，檢測(cè)鐵軌、聯(lián)結(jié)器、車(chē)輪、剎車(chē)和其他部件。先進(jìn)的圖像視覺(jué)系統(tǒng)能夠進(jìn)行更詳細(xì)、更迅速的檢測(cè)以及大量信息來(lái)提高安全性，同時(shí)又能使效率達(dá)到最大化，減少停機(jī)時(shí)間。在路邊自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中，如圖1所示，沿軌道布置的以及在高架跨軌信號(hào)桿上設(shè)置的一系列攝像頭用于捕獲運(yùn)行列車(chē)上關(guān)鍵部件的的影像。由于Camera Link Full攝像頭具有高帶寬的優(yōu)點(diǎn)，所以其通常被布置在該類(lèi)系統(tǒng)中，但由于攝像頭電纜布線(xiàn)復(fù)雜、距離有限且缺乏網(wǎng)絡(luò)支持，設(shè)計(jì)師必須采取一定的補(bǔ)償措施。或者，采用虹科的10GigE外置式采集卡可以把Camera Link Full攝像機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)榉螱igE Vision標(biāo)準(zhǔn)的攝像機(jī)，從而可以利用低成本、遠(yuǎn)距離的以太網(wǎng)路線(xiàn)纜以及現(xiàn)成的交換設(shè)備使其轉(zhuǎn)變?yōu)槎帱c(diǎn)實(shí)時(shí)視頻網(wǎng)絡(luò)。在此例中，外置式抓幀器的一體式可編程邏輯控制器（PLC）使多個(gè)位置傳感器、攝像機(jī)和光源同步工作并觸發(fā)圖像采集過(guò)程。外置式采集卡把Cameral Link Full攝像機(jī)拍攝的圖像轉(zhuǎn)換為符合GigE Vision接口標(biāo)準(zhǔn)的視頻流，然后通過(guò)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)級(jí)光纖電纜以Camera Link Full最大速率6.8 GB/s直接將非壓縮視頻傳輸至計(jì)算機(jī)的端口，并具有一致的端對(duì)端延遲。利用10 GigE超過(guò)1000 米的長(zhǎng)傳輸距離，可將處理和圖像分析設(shè)備從軌道旁移走或集中放置在操作中心。
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Fig.1 在鐵路檢測(cè)系統(tǒng)中，虹科10 GigE外置式采集卡提高了系統(tǒng)可靠性并降低了成本從而有助于最大限度地提高效率和減少停機(jī)時(shí)間鐵路檢測(cè)中的GigE鐵路檢測(cè)是一項(xiàng)復(fù)雜的ITS應(yīng)用，它利用多攝像機(jī)多光譜成像系統(tǒng)監(jiān)控車(chē)廂和貨物，檢測(cè)鐵軌、聯(lián)結(jié)器、車(chē)輪、剎車(chē)和其他部件。先進(jìn)的圖像視覺(jué)系統(tǒng)能夠進(jìn)行更詳細(xì)、更迅速的檢測(cè)以及大量信息來(lái)提高安全性，同時(shí)又能使效率達(dá)到最大化，減少停機(jī)時(shí)間。在路邊自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中，如圖1所示，沿軌道布置的以及在高架跨軌信號(hào)桿上設(shè)置的一系列攝像頭用于捕獲運(yùn)行列車(chē)上關(guān)鍵部件的的影像。由于Camera Link Full攝像頭具有高帶寬的優(yōu)點(diǎn)，所以其通常被布置在該類(lèi)系統(tǒng)中，但由于攝像頭電纜布線(xiàn)復(fù)雜、距離有限且缺乏網(wǎng)絡(luò)支持，設(shè)計(jì)師必須采取一定的補(bǔ)償措施。或者，采用虹科的10GigE外置式采集卡可以把Camera Link Full攝像機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)榉螱igE Vision標(biāo)準(zhǔn)的攝像機(jī)，從而可以利用低成本、遠(yuǎn)距離的以太網(wǎng)路線(xiàn)纜以及現(xiàn)成的交換設(shè)備使其轉(zhuǎn)變?yōu)槎帱c(diǎn)實(shí)時(shí)視頻網(wǎng)絡(luò)。在此例中，外置式抓幀器的一體式可編程邏輯控制器（PLC）使多個(gè)位置傳感器、攝像機(jī)和光源同步工作并觸發(fā)圖像采集過(guò)程。外置式采集卡把Cameral Link Full攝像機(jī)拍攝的圖像轉(zhuǎn)換為符合GigE Vision接口標(biāo)準(zhǔn)的視頻流，然后通過(guò)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)級(jí)光纖電纜以Camera Link Full最大速率6.8 GB/s直接將非壓縮視頻傳輸至計(jì)算機(jī)的端口，并具有一致的端對(duì)端延遲。利用10 GigE超過(guò)1000 米的長(zhǎng)傳輸距離，可將處理和圖像分析設(shè)備從軌道旁移走或集中放置在操作中心。
外置式圖像采集卡HK iPORT CL-Ten
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通過(guò)10 GigE傳輸Camera Link相機(jī)的視頻，延遲時(shí)間低并且穩(wěn)定
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為設(shè)計(jì)人員提供不同配置的產(chǎn)品選擇，以滿(mǎn)足其系統(tǒng)要求
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iPORT CLTen Full支持單臺(tái)Full(包括Deca和80位)模式Camera Link像機(jī)
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iPORT CLTen Dual Medium支持傳輸2臺(tái)Medium模式或Base模式像機(jī)
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支持PoCL標(biāo)準(zhǔn)為相機(jī)提供電源
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可編程邏輯控制器(PLC)允許用戶(hù)準(zhǔn)確地測(cè)量、同步、觸發(fā)和控制其他視覺(jué)系統(tǒng)部件
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RS232和GPIO控制外部設(shè)備
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符合GigE Vision和GenICam標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)多廠(chǎng)商環(huán)境下的互操作性
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GenICam集成開(kāi)發(fā)包（包含iPORT AutoGen XML生成工具和固件參考設(shè)計(jì)組成）提供一個(gè)高效簡(jiǎn)潔的GenICam交互界面
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