基于AdvancedTCA架构的机器视觉高端应用计算机平台

机器视觉的市场应用日益增加

机器视觉系统集成商与设备供货商不断寻求可执行复杂影像处理算法的新兴解决方案和高性能计算机，以及更具成本效益并具备更快上市时间周期的产品。应用于平面显示器(FPD)产业的自动光学检测(AOI)即为一个例子。随着FPD产业的发展，在单一系统上需要多种高分辨率摄像机的需求正在提升，在此同时，数据吞吐能力也成为处理大量数据负载的关键。包含扫描与面扫描(area scan)在内，正呈现出惊人成长的大尺寸影像视觉应用需要成像、显示、储存、实时可视化以及阶处理能力。一般的AOI应用通常采用了搭载双CPU，以及一片用于摄像机接口PCI-X附加卡的服务器。然而，在需要多个摄像机时，就需要更多台服务器，以建构一个可用的AOI系统。这些服务器占用了宝贵的空间，且需要大量的管理及维护。此外，服务器之间的数据交换也为系统集成商与管理人员带来了更大挑战。

AOI系统不仅适用于FPD产业，其应用领域还横跨了一系列运用视觉输入进行数据处理的工业应用。包括自动化机器人的导航导引系统、用于操作任务的位置与结构信息、地形绘制功能(特别是在偏僻环境或在天灾期间)，另外还包括了在高

速及大量生产过程中的计算机辅助作业等，均已成为AOI技术的必然应用领域，而且均充份使用了该技术提供的优势。AOI系统搭载了特有的人机接口，能让操作人员执行无论对工业或应用而言，都是最关键的实时与精确的操作控制。

AOI系统的功能包含了将影像采集到计算机、将影像转换为可用格式、将影像调整为所需大小，还能计算适当的数据以呈现影像并执行质量检查。在特别针对制造环境应用时，AOI系统不仅要满足对高速、高分辨率、24小时运作、可重复测量等要求，还必须能在整个生产过程中进行自动识别、追踪与质量保证。

一些较具特色的AOI系统采用了客制化数字信号处理器(DSP)与现场可编程门阵列(FPGA)，为结果转译与缺陷定位提供了基础解决方案。与传统上许多产业采用的手动储存及检测移动的方法相较，通过先进光学检测技术，用户可获得更多质量良好的产品(高良率)，并消除缺陷产品所占比重(质量控制)。举例来说，在木板业，提升由机器视觉系统所做的决定数量，可增加生产率及提高合格率，而且可运用较少的生产线人力实现更精确的产品分类，通过削减成本协助一家公司达到获利底线。AOI系统可在制造环境中显著提高价值，在这些环境中，为了提升最终产品的一致性，制造过程通常充满了变量。

不过，值得注意的是，若缺乏适当的计算机架构与控制功能，在必须使用多种编程语言整合DSP与FPGA时，AOI系统会担负较长的开发时间与付出更多工程资源的风险。因此，这些解决方案在获得并采用新型DSP技术时，必须在软硬件方面付出更多的投资。

针对先进AOI应用的理想解决方案，将是一种能在产能与成本比例中实现最佳平衡的平台，而产能与成本比例则与制造程序、输出入支持、易于编程、客制化与系统维护等息息相关。

ATCA Advanced Vision Platform (AVP) 平台满足高端视觉系统需求

尽管最初的设计是针对下一代电信应用，但先进电信运算架构(简称AdvancedTCA或ATCA)也已经证实是解决当前高端机器视觉系统问题的理想方案。这种开放式架构可节省开发时间及相关成本，而配备PMC卡的ATCA系统还可进行扩展以提升系统灵活性。透过整合客制化PMC卡，并运用创新的Gigabit以太网络和机箱管理(shelf management)技术，以ATCA为基础的机器视觉系统能在精巧、高密度的多刀锋型机架系统中巧妙地满足其性能需求。

具备PCI-X PMC模块的高性能CPU刀锋板卡可用来建构单一的先进CPU平台。一个PMC模块就能与好几种摄像机接口标准进行通讯，包括Camera Link、Firewire，以及逐渐成为主流的Gigabit以太网络接口摄像机等。透过适当地整合这些技术与灵活的架构，PMC模块可通过保证向后与前向兼容性，消除设备因陈旧而面临报废的风险，随着技术进展维持系统的最佳执行效能，并确保用户可获得最大的投资回报。

由于ATCA的刀锋型架构，针对AOI应用，系统集成商可轻易地将多个摄像机整合到一个AVP之中。例如，若一片AVP刀锋板卡必须处理来自两台Camera Link摄像机的影像数据，则一个5U的ATCA系统就能支持10台Camera Link摄像机(见图1)。与传统的服务器解决方案相比，一个基于ATCA的AVP不需要五个服务器来实现较有效率的作业。这种更精巧的产品不仅能让基于ATCA的AVP节省更多空间，而且能协助简化并减少大量布线、连接和基础设备等许多工业领域使用者必须处理的问题，如此一来，将可腾出宝贵的空间用于其它用途。另外