Máy tính thị giác máy Advantech là máy tính chuyên nhận ảnh từ camera công nghiệp, xử lý và trả kết quả trong thời gian nhịp chuyền cho phép. Điểm khác biệt nằm ở cổng camera, cách cấp nguồn cho camera và khả năng chạy liên tục trong tủ điện, chứ không nằm ở tên phần mềm xử lý ảnh.
Bài viết đi từ bài toán kiểm tra chất lượng thực tế trong sản xuất, quy mỗi bài toán về yêu cầu phần cứng cụ thể, rồi đối chiếu các model đang có trong danh mục.
Bốn bài toán kiểm tra bằng thị giác máy trong sản xuất
| Bài toán | Điều kiện chụp | Yêu cầu đặt lên máy tính |
|---|---|---|
| Đọc mã vạch và mã hai chiều trên sản phẩm | Một camera, ánh sáng đều, sản phẩm đi qua vị trí cố định | Nhẹ nhất trong bốn bài toán, cần độ trễ thấp để kịp nhịp |
| Kiểm lắp đủ chi tiết và đúng chiều | Một đến hai camera, ánh sáng chiếu nghiêng làm nổi cạnh | Xử lý nhiều vùng quan tâm trên cùng một khung hình |
| Đo kích thước và khoảng cách | Camera gắn cố định tuyệt đối, ống kính ít méo, chuẩn thước | Ổn định cơ khí và nhiệt, tránh trôi kết quả trong ca |
| Phát hiện lỗi bề mặt như xước, rỗ, lẫn màu | Nhiều góc chiếu, có thể cần chụp nhiều lần một sản phẩm | Nặng nhất, cần nhiều luồng xử lý và chỗ lưu ảnh gốc |
Ba bài toán đầu giải được bằng thuật toán xử lý ảnh thông thường. Bài toán thứ tư thường phải huấn luyện mô hình từ ảnh mẫu, nên ngoài máy tính tại trạm còn cần chỗ lưu ảnh và một máy đủ mạnh để huấn luyện lại khi mẫu lỗi thay đổi.
Số camera quyết định cấu hình, không phải phần mềm
Câu hỏi đầu tiên khi chọn máy không phải là chạy phần mềm gì, mà là bao nhiêu camera và mỗi camera chụp bao nhiêu khung hình mỗi giây. Nhân hai con số đó với kích thước một khung hình sẽ ra băng thông ảnh mà máy phải nhận liên tục.
Con số này quyết định ba thứ: số cổng mạng dành riêng cho camera, dung lượng bộ nhớ và mức vi xử lý. Một trạm đọc mã một camera có thể chạy trên máy hộp phổ thông. Một trạm kiểm bề mặt bốn camera cần máy có cổng camera riêng và vi xử lý nhiều nhân.
Cấp nguồn cho camera và tách đường mạng cho ảnh
Camera công nghiệp chuẩn GigE lấy nguồn qua chính dây mạng theo chuẩn IEEE 802.3af, nên mỗi camera bớt được một sợi dây nguồn và một điểm hỏng. Điều kiện là máy tính hoặc switch phía trước phải cấp được nguồn qua cổng mạng.
Đường mạng chở ảnh nên tách khỏi đường mạng quản lý. Ảnh chiếm băng thông lớn và đến theo từng đợt, còn dữ liệu quản lý cần đường truyền ổn định. Đi chung một đường thì cả hai cùng chậm, và trạm kiểm có thể mất khung hình đúng lúc chuyền chạy nhanh nhất.
Model Advantech dùng cho trạm thị giác
| Vai trò | Model trong danh mục | Thông số đáng chú ý |
|---|---|---|
| Máy tính trạm thị giác có sẵn cổng camera | AIIS-5410P | Vi xử lý Core thế hệ 6, 4 cổng GbE PoE cấp nguồn cho camera, tương thích camera GigE, tuân chuẩn IEEE 1588 và IEEE 802.3af, nguồn vào 9 đến 36 VDC, dải nhiệt -20 đến 60 °C, vào ra số cách ly |
| Máy hộp khi cần cắm thêm card thu ảnh | ARK-3520P | Core i3, i5 hoặc i7, bộ nhớ DDR4 tới 32 GB, khe PCI hoặc PCIe x4, 6 cổng USB 3.0 và 8 cổng COM, hai khay ổ 2,5 inch tháo rời, nguồn 9 đến 36 VDC |
| Trạm nhẹ, một camera, ngân sách thấp | ARK-3405 | Celeron N3160 bốn nhân 2,24 GHz, 2 cổng GbE, 3 cổng USB 3.0, khe PCI hoặc PCIe x1, hai khay ổ 2,5 inch |
| Switch cấp nguồn cho camera đặt xa máy | EKI-2528PAI | 5 hoặc 8 cổng Fast Ethernet với 4 cổng PoE, hai đường nguồn 24 hoặc 48 VDC, gá thanh DIN, dải nhiệt -40 đến 75 °C |
| Chỗ lưu ảnh gốc và huấn luyện lại mẫu | HPC-7242 | Vỏ máy chủ 2U, bốn khay ổ tháo nóng cho SAS hoặc SATA phục vụ RAID 5 và RAID 10, quạt thay được từ mặt trước |
Nhóm máy suy luận biên chuyên cho ảnh, ví dụ dòng AIR, dành cho các trạm cần chạy mô hình học sâu ngay tại chuyền. Bài AIR-020 hệ thống thị giác máy siêu nhỏ gọn mô tả một model thuộc nhóm này.
Ví dụ một trạm kiểm nắp chai ở xưởng thực phẩm
Một xưởng đồ uống cần loại các chai đóng nắp lệch trước khi vào máy dán nhãn. Nhịp chuyền khoảng bốn chai mỗi giây, khoảng cách giữa các chai không đều vì băng tải gom.
Cấu hình gọn nhất gồm một camera GigE đặt vuông góc với hướng chạy, một đèn vòng chiếu từ trên xuống, một cảm biến quang làm tín hiệu kích chụp, và một máy tính thị giác đặt trong tủ điện cạnh chuyền. Máy nhận ảnh, so vị trí mép nắp với ngưỡng đặt trước rồi xuất một tín hiệu ra để cần gạt đẩy chai lỗi sang máng phụ.
Hai chi tiết quyết định trạm chạy được hay không. Thứ nhất là che sáng: khu vực chụp phải được quây để ánh sáng nhà xưởng không lọt vào, nếu không kết quả sẽ đổi theo giờ trong ngày. Thứ hai là gá cơ khí phải bắt vào khung riêng, không bắt lên chính băng tải, vì rung làm ảnh nhòe.
Chọn máy tính cho trạm thị giác máy
Bốn thông tin cần chốt trước khi hỏi cấu hình: số camera, số khung hình mỗi giây, độ phân giải mỗi camera và khoảng cách từ camera tới tủ điện. Bốn thông tin này quyết định số cổng camera, cách cấp nguồn và mức vi xử lý. Cách bố trí trạm kiểm trong tổng thể một chuyền tự động có trong bài ứng dụng tự động hóa công nghiệp theo công đoạn.
Kiến thức nền về nhóm máy này có tại chuyên mục máy tính công nghiệp Advantech trên IPC247. Để khoanh vùng model theo số camera và điều kiện tủ điện trước khi hỏi báo giá, dùng công cụ chọn máy theo môi trường và số cổng trước khi liên hệ báo giá.
Câu hỏi thường gặp về máy tính thị giác máy Advantech
Trạm thị giác máy cần máy tính cấu hình bao nhiêu?
Cấu hình phụ thuộc số camera và nhịp chuyền, không phụ thuộc phần mềm. Một camera chụp vài sản phẩm mỗi giây thì vi xử lý Core i3 đủ dùng. Bốn camera cùng chụp ở nhịp cao mới cần Core i7 và nhiều luồng xử lý song song.
Vì sao máy tính thị giác cần cổng PoE riêng?
Camera công nghiệp chuẩn GigE lấy nguồn qua chính dây mạng nên mỗi camera bớt được một sợi dây nguồn. Cổng PoE ngay trên máy tính còn giúp ảnh không đi chung đường mạng với dữ liệu quản lý, tránh mất khung hình khi mạng bận.
Ánh sáng có quan trọng hơn camera không?
Trong phần lớn trạm kiểm, ánh sáng quyết định kết quả nhiều hơn độ phân giải camera. Nguồn sáng phải cố định, che được ánh sáng nhà xưởng và giữ nguyên góc chiếu. Đổi bóng đèn trần cũng đủ làm sai kết quả nếu trạm không được che.
Có cần lưu lại toàn bộ ảnh đã chụp không?
Nên lưu ảnh của sản phẩm bị loại và một phần ảnh đạt để đối chiếu khi có khiếu nại. Lưu toàn bộ ảnh ở nhịp cao sẽ đầy ổ rất nhanh, vì vậy ảnh gốc thường được đẩy về máy chủ và giữ theo thời hạn quy định.
Trạm kiểm bằng thị giác đặt được ngay trong chuyền đang chạy không?
Được, nếu tách phần cơ khí gá camera khỏi kết cấu rung của máy và lấy tín hiệu kích chụp từ cảm biến có sẵn. Phần điều khiển chuyền không cần sửa; máy tính thị giác chỉ trả về một tín hiệu đạt hoặc không đạt.
Đọc thêm về thiết bị: toàn bộ máy tính công nghiệp Advantech cùng các hãng khác trên ipc247.com.
