當(dāng)要同時(shí)滿足日益嚴(yán)格的質(zhì)量要求和極快的檢查速度時(shí)，pc的總線傳輸最后可能陷入堵塞和停滯。本文將basler公司的websight系統(tǒng)作為研究案例來說明現(xiàn)成的元器件是如何能以更少的成本提供出眾的系統(tǒng)性能，這兩方面對任何檢查系統(tǒng)都是關(guān)鍵要素。

    basler公司(位于德國ahrensburg)是工業(yè)圖像處理系統(tǒng)的領(lǐng)先制造商。從2001年公司就開始為連續(xù)剝離材料開發(fā)以websight命名的檢查系統(tǒng)。basler公司的目標(biāo)用戶是特殊的技術(shù)薄片(例如用于tft lcd顯示器的極化薄膜)制造商。這些用戶必須檢查100%的薄片表面并遵守嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

    這個(gè)有著巨大壓力的市場經(jīng)常要求生產(chǎn)廠商執(zhí)行24/7(即每天24小時(shí)，每周7天)的生產(chǎn)計(jì)劃，因此擁有一個(gè)高性能的連續(xù)檢查系統(tǒng)非常重要。這種解決方案必須有極高的可靠性，因?yàn)闄z查系統(tǒng)中的任何故障都會立即導(dǎo)致生產(chǎn)的中斷。另外，從客戶的立場看，能夠節(jié)省空間的安裝方式也是非常重要的，因?yàn)榇蠖鄶?shù)系統(tǒng)都放置在無塵室中。

    basler的websight系統(tǒng)必須以50um分辨率、30米/分鐘的速度檢查那些薄片。薄片的寬度最高可達(dá)160厘米。根據(jù)這一規(guī)格要求，第一代websight系統(tǒng)裝備了9個(gè)行掃描照相機(jī)，每個(gè)照相機(jī)具有4,096個(gè)像素，可產(chǎn)生41mhz的數(shù)據(jù)速率(圖1)。

    websight作為最終用戶生產(chǎn)線的重要組成部分在多個(gè)方面占據(jù)著重要地位。除了完成實(shí)際故障識別外，basler的websight開發(fā)團(tuán)隊(duì)還特別優(yōu)先考慮設(shè)計(jì)文檔化和報(bào)告功能，全面的分析和報(bào)告功能不僅為客戶提供了滿足他們質(zhì)量要求的100%文檔，而且能夠?yàn)橘|(zhì)量改進(jìn)措施的決策過程提供所需的數(shù)據(jù)。

    采用新總線系統(tǒng)的考慮

    basler公司最初是采用下面所列的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來滿足上述要求的。每個(gè)行掃描照相機(jī)有它自己的幀捕捉器(基于pci總線)，考慮到pci總線的帶寬，每個(gè)幀捕捉器都要擁有自己的pc。被提議的原型系統(tǒng)由以下幾部分組成：

    1. 9個(gè)行傳感器照相機(jī)，每個(gè)照相機(jī)有4,096個(gè)像素；

    2. 9個(gè)pci總線幀捕捉器；

    3. 一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中有9臺pc；

    4. 由basler開發(fā)的特殊的燈具，可在低溫下提供均勻的高流明亮度等級。

    這種解決方案性能很穩(wěn)定，但成本也非常高。在部署后不久，系統(tǒng)運(yùn)行顯然已非常接近其性能極限。pc網(wǎng)絡(luò)消耗了分析真正需要的大部分處理能力。另外，客戶機(jī)的數(shù)量也降低了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能。

    圖1：basler公司的websight系統(tǒng)(照片來自basler公司)。

    移植到windows xp下可以在某種程度上緩解該，但不可避免會導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重新構(gòu)建。因此接下來的目標(biāo)是大量地減少pc和幀捕捉器的數(shù)量，同時(shí)仍需要提高性能以滿足未來的系統(tǒng)升級。

    basler公司的開發(fā)團(tuán)隊(duì)希望將camera link繼續(xù)保留用作照相機(jī)的接口。在這個(gè)思想指導(dǎo)下，他們實(shí)現(xiàn)了帶寬得到極大提高的新總線系統(tǒng)，即pci-x和pci-express(pcie)。通過對市場的仔細(xì)調(diào)查他們清楚地發(fā)現(xiàn)，pcie x4插槽可以提供足夠的帶寬來控制具有40mhz以上數(shù)據(jù)速率的兩個(gè)照相機(jī)，但目前市場上只有提供一個(gè)x4插槽的pcie母板。從理論上講，實(shí)現(xiàn)pcie可以減少一半的pc數(shù)量(一個(gè)捕捉器帶2個(gè)照相機(jī)，一臺pc帶一個(gè)捕捉器)。而另一方面，pci-x已經(jīng)提供了單個(gè)插槽所要求的數(shù)據(jù)速率(pci-x/133mhz插槽帶寬最高達(dá)1gbps)，因此允許在單個(gè)系統(tǒng)中使用多個(gè)捕捉器。pci-x解決方案的缺點(diǎn)是目前的pci-x計(jì)算機(jī)數(shù)量還相當(dāng)有限，而且價(jià)格非常高。理想的解決方案要求成像硬件在合適的母板上市時(shí)就盡快地遷移到pcie。

    成像硬件的理想選擇

    在此背景下，basler公司的開發(fā)團(tuán)隊(duì)決定采用matrox imagi