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Basler公司(位于德国Ahrensburg)是工业图像处理系统的领先制造商。从2001年公司就开始为连续剥离材料开发以Websight命名的检查系统。Basler公司的目标用户是特殊的技术薄片(例如用于TFT LCD显示器的极化薄膜)制造商。这些用户必须检查100%的薄片表面并遵守严格的质量标准。
这个有着巨大压力的市场经常要求生产厂商执行24/7(即每天24小时，每周7天)的生产计划，因此拥有一个高性能的连续检查系统非常重要。这种解决方案必须有极高的可靠性，因为检查系统中的任何故障都会立即导致生产的中断。另外，从客户的立场看，能够节省空间的安装方式也是非常重要的，因为大多数系统都放置在无尘室中。
Basler的Websight系统必须以50um分辨率、30米/分钟的速度检查那些薄片。薄片的宽度最高可达160厘米。根据这一规格要求，第一代Websight系统装备了9个行扫描照相机，每个照相机具有4,096个像素，可产生41MHz的数据速率(图1)。
Websight作为最终用户生产线的重要组成部分在多个方面占据着重要地位。除了完成实际故障识别外，Basler的Websight开发团队还特别优先考虑设计文档化和报告功能，全面的分析和报告功能不仅为客户提供了满足他们质量要求的100%文档，而且能够为质量改进措施的决策过程提供所需的数据。
采用新总线系统的考虑
Basler公司最初是采用下面所列的系统结构来满足上述要求的。每个行扫描照相机有它自己的帧捕捉器(基于PCI总线)，考虑到PCI总线的带宽，每个帧捕捉器都要拥有自己的PC。被提议的原型系统由以下几部分组成：
1. 9个行传感器照相机，每个照相机有4,096个像素；
2. 9个PCI总线帧捕捉器；
3. 一个网络中有9台PC；
4. 由Basler开发的特殊的灯具，可在低温下提供均匀的高流明亮度等级。
这种解决方案性能很稳定，但成本也非常高。在部署后不久，系统运行显然已非常接近其性能极限。PC网络消耗了分析真正需要的大部分处理能力。另外，客户机的数量也降低了系统的实时性能。
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图1：Basler公司的Websight系统(照片来自Basler公司)。 |
移植到Windows XP下可以在某种程度上缓解该，但不可避免会导致系统设计的重新构建。因此接下来的目标是大量地减少PC和帧捕捉器的数量，同时仍需要提高性能以满足未来的系统升级。
Basler公司的开发团队希望将Camera Link继续保留用作照相机的接口。在这个思想指导下，他们实现了带宽得到极大提高的新总线系统，即PCI-X和PCI-Express(PCIe)。通过对市场的仔细调查他们清楚地发现，PCIe x4插槽可以提供足够的带宽来控制具有40MHz以上数据速率的两个照相机，但目前市场上只有提供一个x4插槽的PCIe母板。从理论上讲，实现PCIe可以减少一半的PC数量(一个捕捉器带2个照相机，一台PC带一个捕捉器)。而另一方面，PCI-X已经提供了单个插槽所要求的数据速率(PCI-X/133MHz插槽带宽最高达1Gbps)，因此允许在单个系统中使用多个捕捉器。PCI-X解决方案的缺点是目前的PCI-X计算机数量还相当有限，而且价格非常高。理想的解决方案要求成像硬件在合适的母板上市时就尽快地迁移到PCIe。
成像硬件的理想选择
在此背景下，Basler公司的开发团队决定采用Matrox Imaging Camera Link帧捕捉器—Matrox Solios XCL作为成像硬件的理想选择。Matrox Solios是同时支持PCI-X和PCIe(Maxtrox Solios eCL)的高性能帧捕捉器系列，内含一个在帧捕捉器中越来越常见的FPGA。由于FPGA能够通过编程实现对输入图像数据的预处理，因此系统资源可更轻松地应对密集的处理操作。
Basler公司发现，采用Matrox Solio XCL(支持PCI-X)后Websight系统可以控制连接到单个PC中三个帧捕捉器上的6个照相机，每个系统可以节省7台PC和4个帧捕捉器!
Basler公司目前已经交付了3个系统，节省了21台PC和15个帧捕捉器的成本。更多的成本节省将来自大为简化的系统结构、更容易的安装和投入使用以及运输物流与备件库存。销售人员凭借新技术还可以开拓新的市场，因为这样的系统总是能通过重新配置满足更多的要求。
前景展望
选用Matrox Solios帧捕捉器后，Basler可以很容易地集成新的6k像素和8k像素分辨率的行扫描照相机。
今后可能要求降低到25μm以实现大约2倍的分辨率，从而会将速度提高到两倍，并产生对更多数量高数据速率照相机的需求。通过开发高度灵活的系统，Basler可以轻松满足现在和未来的各种客户要求，包括集成更多的照相机，适应不同系统制造商的不同机器以及塑胶加工所采用的不同机器。
为系统中的图像处理选择软硬组件从来都不是件容易的事，必须仔细斟酌。除了上述讨论的实际考虑因素外，在强调“服务”的原则下一般还需要考虑规格的比较和许多其它重要评判标准。这包括了对问题的技术支持、交货的可靠性和产品长期可用性、供应商满足特殊要求的意愿和能力。
总之，新的总线系统在图像处理方面具有极大的优势。然而就像以往那样，各个组件之间必须要很好地相互适应。Basler公司成功地利用Matrox Solios帧捕捉器使得性能和稳定性实现了最大化，同时显著地降低了系统成本。同时公司还创建了也能满足新要求的平台。例如通过迁移到PCIe，仍有进一步节省成本的潜力。
最后，对Basler公司来说，客户利益至关重要。Basler公司的产品除了能够节省无尘室内宝贵的空间外，其更简化的结构、更快的安装和投入使用对最终客户来说都是很明显的优势。