视觉系统数据完整性受到全方位攻击

数据完整性、数据处理和定时构成了每个机器视觉系统的核心三角形。一旦有一边倒下，稳定的等腰线就会变成一个“百慕大三角”，吸收丢失的比特，触发信号和行动命令，给试图调试随机崩溃系统的工程师带来一场噩梦。

DALSA系统架构总监Yvon Bouchard解释说，数据完整性受到的威胁“……随着系统复杂性的增加而呈指数级增加，因为一个元素的错误可能导致整个系统瘫痪。(安大略省滑铁卢)。

如今，很难找到一个不复杂的视觉系统。如果相机产生大的数据流、与多个外设的接口或有非常严格的容忍度，那么单个相机连接到单个主机可能是一个复杂的解决方案。再加上不同的制造商构建的不同标准解释和面向消费者的网络，而不是实时的、确定性的工业应用，那么就需要有才能的集成商和工程师。

作为回应，视觉供应商正在开发新的方法来利用来自消费者世界的技术创新，并将其用于工业应用。从修改过的消费者网络到新的硬件和软件设计，视觉系统正在将数据完整性、处理和时序提升到一个新的水平，以寻求易用性和健壮性。

前端硬件
自动化视觉系统公司(加利福尼亚州圣何塞)总裁Perry West解释说:“实时可能会被误认为是高速应用，但它真正的意思是系统具有确定性。它知道整个系统什么时候会发生变化。在现实中，有软实时和硬实时。软实时系统没有高成本的错过一个实时窗口，虽然它可以减慢生产线，降低价值的视觉系统。硬实时系统通常是移动应用程序。检查必须在特定的时间进行，喷射器信号必须在精确的时间发送。太早或太晚都会引起问题。大多数机器视觉系统要么是软的，要么是硬的，实时的，内联的系统。”

寻找与无处不在的可编程逻辑控制器(PLC)相当的实时机器视觉系统，需要关注视觉系统的所有方面，跨越所有学科、组件、供应商和集成商。

LMI Technologies (Delta, British Columbia)组件部门总裁Cor Maas指出:“一年前，有人为我们做了一项关于系统集成商的调查，他们证实，集成和软件工作是系统的最高成本，而不是硬件。”“但有趣的是，我们也问过有多少系统需要不止一个摄像头，或运动，或多个光源，以及同步，结果是30%左右的系统需要移动目标的运动或同步;另外30%需要一个以上的相机或光源。这种复杂性是[时间和数据完整性]问题的根源，因为在从经过的目标收集视觉数据并给出结果时，你必须考虑不同摄像机和光源之间的干扰。大多数系统都需要不同组件之间的精确同步，而不是例外。”

“这就是我们设计FireSync平台的原因，”Maas继续说道。“我们知道，人们需要开发具有非常确定性行为的系统和软件，而大多数可用组件都不是实时的。使用相机，比较容易确定从触发信号到传感器实际曝光和传感器的电子读数之间需要多长时间。你还可以确定目标物体移动的速度，需要检测的最小特征是什么，以及该特征移动一个像素需要多长时间。”

这些计算告诉你相机的最大收购时间冻结目标运动,马斯河说,但超出了相机,决定论更难获得,这就是为什么LMI的FireSync增加了额外的导体千兆以太网提供电力,联锁和全球同步定时信号的所有组件在视觉上网络。光源现在可以与相机曝光完美同步。“FireSync Studio软件可以很容易地设置所有这些时间参数，显示相机图像并支持算法开发，”Maas说。“你可以把它称为Vision-PLC与软件开发工具包的结合。”

注入决定论
通过将图像处理元件与传感器相结合，智能摄像机为提高小型视觉网络的确定性提供了另一种方法。

“智能相机平台的好处是,一旦系统中的图像和图像处理软件告诉去上班,它可以非常确定的,因为没有那么多的队列或延迟数据流,”加里Kocken解释说,销售总监,PPT愿景公司(伊甸草原,明尼苏达州)。

智能摄像机仍然需要与plc、视觉网络上的其他智能摄像机和其他实时系统进行“外部”通信。科肯说，由于视觉网络在非实时网络中使用多个摄像头，客户通常会给摄像头编号，并编写代码，要求按顺序获取每个摄像头的图像，或提供丢失数据的警报。Kocken表示，对于PLC、运动控制器和其他非视觉设备，终端用户通常会在实时工业网络中使用某种形式的握手，在这种网络中，智能摄像头和PLC都承认已经准备好接收数据，以及数据发送后;有些用户甚至在视觉系统和plc之间复制I/O通道。

今天，很少有非工业网络(如Profibus、ControlNet、Camera Link等)同时提供有保证的带宽和确定性。以太网交换机确保数据传输，并提供高带宽，但视觉设计者不能规定数据何时到达，或每个设备在网络上有多少带宽。火线IIDC(以前是DCAM)保证带宽。但是，Firewire可以在异步(有保证的传输)或同步(有保证的带宽)模式下运行。USB也可以在任何一种/两种模式下工作，但没有摄像头接口规范。相机连接^®它是为视觉系统设计的唯一传输标准，支持点对点通信的确定性和带宽，但在材料清单中增加了帧捕捉器。相机连接^®也克服了与一些高频Camera Link相关的技术制造问题^®更长的电缆。

“保证数据的完整性可能是视觉系统最关键的组成部分，”DALSA的Bouchard说。“在很长一段时间里，在我们开始启动Trigger to Image Reliability之前，终端用户验证图像完整性的唯一方法是目视检查接收到的图像，否则可能会因为错误和其他错误而导致系统宕机。有了触发器到图像的可靠性，我们本质上给了用户检测系统是否在某些方面有错误行为的能力。毕竟，很难修复的并不是每小时发生一次的错误。这种错误每月发生一次，客户无法接受。”DALSA“触发到图像的可靠性”包括相机硬件和软件中的几种数据跟踪机制。DALSA使用帧捕捉器和摄像机之间的校验和来验证数据长度，并在整个网络中进行握手以实现局部确定性。

“下一步将是验证数据本身，”Bouchard继续说，“为了媒体和数据传输的完整性。这将缓解许多原始设备制造商在该领域存在的许多问题。您可以单独测试系统中的所有组件，并让它们通过测试，但当您将它们放入系统时，您可能会遇到终端用户通常无法接受的罕见故障。在过去的10年里，主要的问题一直是软件问题。但情况已经发生了巨大的变化，如今，硬件可靠性是首要问题。”