NI視覺開發(fā)模塊加速嵌入式視覺應(yīng)用的開發(fā)

NI CompactRIO平臺(tái)提供了業(yè)界第一批可編程自動(dòng)化控制器(PAC)以實(shí)現(xiàn)內(nèi)置視覺功能，并提供一個(gè)完全集成的高效設(shè)計(jì)來縮短產(chǎn)品上市時(shí)間和減小系統(tǒng)尺寸。板卡級選件和堅(jiān)固的模塊化控制器均可支持基于USB和千兆以太網(wǎng)的相機(jī)連接。 CompactRIO平臺(tái)還可以結(jié)合NI視覺開發(fā)模塊來加速嵌入式視覺應(yīng)用的開發(fā)，NI視覺開發(fā)模塊包含了許多圖像處理功能，可在實(shí)時(shí)處理器和FPGA上運(yùn)行。

CompactRIO平臺(tái)的圖像支持可解決一系列涉及混合I/O的控制和測量應(yīng)用，包括：

自主機(jī)器人

通過在單個(gè)系統(tǒng)內(nèi)集成傳感器連接、視覺、運(yùn)動(dòng)和控制功能，相機(jī)連接功能使得CompactRIO成為一個(gè)可用于開發(fā)專業(yè)機(jī)器人項(xiàng)目的平臺(tái)。

嵌入式醫(yī)療設(shè)備

圖像采集功能和小巧的外形結(jié)構(gòu)為膠片掃描儀和自動(dòng)化顯微鏡提供了一個(gè)理想的平臺(tái)，同時(shí)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)選項(xiàng)也使獲得FDA（食品及藥物管理局）認(rèn)證變得更加容易。

工業(yè)監(jiān)測

機(jī)器視覺功能也使CompactRIO成為一個(gè)可用于工業(yè)應(yīng)用的平臺(tái)，這些應(yīng)用包括基于面掃描相機(jī)和熱成像相機(jī)的機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測和關(guān)鍵管道監(jiān)測。

圖2： 可通過添加熱成像至趨勢熱點(diǎn)為機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測添加更多有用信息。

添加可視數(shù)據(jù)可幫助系統(tǒng)更完整地了解所處的環(huán)境。在許多機(jī)器中，視覺系統(tǒng)與主機(jī)控制器是分開的，結(jié)果數(shù)據(jù)通過串行或以太網(wǎng)通信來傳輸。然而，許多現(xiàn)代應(yīng)用需要具有比分布式系統(tǒng)更低的延遲、更小的尺寸或者更低的功耗。CompactRIO的高級控制功能與板載圖像采集和處理相結(jié)合實(shí)現(xiàn)了視覺和I/O之間的緊密同步。通過基于千兆以太網(wǎng)和USB的相機(jī)連接，CompactRIO硬件現(xiàn)在可以連接成千上萬款的工業(yè)相機(jī)。

CompactRIO控制器的高性能系列產(chǎn)品是基于Intel Atom和Intel Core i7處理器，支持GigE視覺相機(jī)，GigE視覺相機(jī)提供的電纜長度可達(dá)400米，帶寬高達(dá)1 Gb/s。對于監(jiān)測應(yīng)用，壓縮圖像可以通過連接到任意具有以太網(wǎng)端口的CompactRIO終端的IP相機(jī)來采集。所有配備USB端口的CompactRIO和NI Single-Board RIO終端均能夠采集來自兼容USB3視覺相機(jī)的圖像。為什么USB3視覺相機(jī)使用的是USB 2.0端口？ USB3視覺相機(jī)提供了一個(gè)相機(jī)接口行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，NI視覺采集軟件通過該接口來連接市面上數(shù)百個(gè)USB3視覺相機(jī)。機(jī)器視覺相機(jī)制造商正迅速采用該標(biāo)準(zhǔn)，所以USB3視覺相機(jī)的應(yīng)用預(yù)計(jì)將與GigE視覺相機(jī)一樣廣泛。雖然該標(biāo)準(zhǔn)是針對USB3.0端口而設(shè)計(jì)，但是該標(biāo)準(zhǔn)也包含向后兼容USB 2.0端口選項(xiàng)，許多CompactRIO終端使用的是USB 2.0端口?？杉嫒莸南鄼C(jī)包括Basler USB3視覺相機(jī)以及任何向后兼容USB 2.0端口的USB3視覺相機(jī)。連接到各種USB3視覺相機(jī)、GigE視覺相機(jī)和IP相機(jī)的能力為當(dāng)前CompactRIO終端和用戶提供了許多即時(shí)成像選項(xiàng)。

由于NI-IMAQdx驅(qū)動(dòng)程序使您可以在應(yīng)用需求發(fā)生改變時(shí)無需編輯代碼，無論使用的是哪個(gè)CompactRIO終端或相機(jī)接口，從而確保了一致的軟件體驗(yàn)。

許多圖像處理算法可以充分利用FPGA的并行特性，并卸載掉視覺應(yīng)用中的處理器密集型任務(wù)，從而釋放處理器來處理其他任務(wù)。視覺開發(fā)模塊包含超過50個(gè)FPGA圖像處理函數(shù)以及API來有效地處理處理器和FPGA之間的圖像傳輸。這使得FPGA可用作協(xié)處理器，將處理的圖像發(fā)送回主機(jī)或用于圖像處理，以緊密地配合其他處理任務(wù)和FPGA上的I/O。這為視覺伺服控制等應(yīng)用提供了一個(gè)高性能解決方案。

圖3： 通過將圖像處理任務(wù)卸載給FPGA來實(shí)現(xiàn)更快速的視覺功能。

用戶可以使用NI視覺助手來快速創(chuàng)建原型和開發(fā)FPGA視覺應(yīng)用，NI視覺助手包含在視覺開發(fā)模塊中。視覺助手是一個(gè)基于配置的原型開發(fā)工具，它使開發(fā)人員能夠重復(fù)執(zhí)行圖像處理算法，查看參數(shù)變化對圖像的影響。算法運(yùn)行結(jié)束后，視覺助手會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)完整的NI LabVIEW項(xiàng)目，包含主機(jī)處理器VI、FPGA VI和代碼等支持元素，以在處理器、FPGA以及相應(yīng)的FIFO之間傳輸圖像。視覺助手生成的FPGA代碼也針對并行執(zhí)行進(jìn)行了優(yōu)化，而且用戶可以使用NI LabVIEW FPGA模塊中的LabVIEW FPGA IP生成器來修改圖像處理算法。

推薦的硬件： NI CompactRIO高性能控制器
推薦的圖像采集驅(qū)動(dòng)程序：  2014年9月或之后發(fā)布的視覺采集軟件中的NI-IMAQdx
推薦的圖像處理軟件： NI視覺開發(fā)模塊