基于NP-6122-H1、CODESYS及OpenVINO™的AI视觉运动控制器
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更新于 1月前
作者
诺达佳 董锋 杨涵
CODESYS 王志强
英特尔 李翊玮
前言
随着人工智能技术的不断进步，AI视觉技术在工业自动化领域的应用日益广泛。AI视觉技术融合了图像处理、计算机视觉和深度学习等先进技术，使得计算机能够识别并理解图像中的内容。在工业自动化中，AI视觉技术主要应用于产品质量检测、生产流程监控、物料分拣以及无人搬运等多个环节。
(以上图片由AI大模型生成）
为了满足工业现场对高速、高精度运动控制的要求，我们通常会选择使用运动控制器来应对这些挑战。运动控制器是一种专门设计来控制机械运动的设备，它在自动化生产线、机器人、数控机床等多个领域都有着广泛的应用。接下来，为了将AI视觉技术融入工业应用场景，本文将向您介绍一款集成了NP-6122系列工业运动控制器、CODESYS编程环境和OpenVINO™工具包的AI视觉运动控制器。
一、 系统概述
本文介绍的AI视觉运动控制器由三个核心部分构成：NP-6122运动控制器、CODESYS编程环境以及OpenVINO™工具套件。具体来说，NP-6122-H1运动控制器承担了运动控制的功能，CODESYS编程环境用于编写和调试控制程序，而OpenVINO™工具套件则负责实现AI视觉处理的相关功能。
二、 硬件选型与配置
NP-6122系列运动控制器：这一系列的运动控制器具备高性能和多轴控制能力，支持EtherCAT总线技术，能够精确控制伺服电机、步进电机等运动设备。NP系列工业控制器的功能扩展性极强，能够满足各种自动化和控制应用的需求。它支持多种扩展接口，包括PCIE信号、USB信号、COM信号、SMBUS信号以及电源等。
不同的工业自动化应用场景对网络接口的需求各不相同。例如，一些基础的检测或控制任务可能只需要一个网络接口，而复杂的生产线控制系统则可能需要多个网络接口来连接众多设备或实现网络冗余。诺达佳NP-6122系列工业控制器基于英特尔酷睿11-13代CPU+iGPU芯片组, 针对客户的不同需求，提供了多样化的选择。特别是NP-6122-H1型号，在机器视觉行业得到了广泛的应用。
视觉处理设备：为了实现AI视觉处理功能，本系统采用了一台搭载高性能GPU的工业控制计算机，并配备了必要的图像采集设备，包括摄像头和光源等。该工控机上安装了OpenVINO™工具套件，专门用于加速和优化AI视觉算法的执行。
三、 软件设计与实现
CODESYS是一款基于IEC 61131-3标准的自动化编程软件，支持多种编程语言，包括IL、ST、LD、FBD和CFC。CODESYS具有以下特点：
1. 支持多种硬件平台，如x86、ARM、PowerPC等。
2. 提供丰富的库函数，方便开发者进行二次开发。
3. 支持实时操作系统，如Windows、Linux、VxWorks等。
4. 支持多种通讯协议，如Modbus、CAN、Profinet等。
5. 支持在线调试和仿真功能。
通过CODESYS编程环境，开发者可以方便地实现对NP-6122系列工业控制器的编程和控制，为机器视觉行业提供稳定的软件支持。
CODESYS编程环境：CODESYS是一款功能强大的可编程逻辑控制器（PLC）编程环境，支持多种编程语言，如IEC 61131-3、C/C++等。在本系统中，我们使用CODESYS编程环境编写运动控制程序，实现对NP-6122-H1运动控制器的控制。
四、 OpenVINO™工具套件
OpenVINO™是英特尔推出的一款针对计算机视觉应用的工具套件，旨在帮助开发者快速实现高性能、低功耗的视觉识别应用。OpenVINO™具有以下特点：
1. 支持多种深度学习框架，如PyTorch, TensorFlow、ONNX等主流框架。
2. 提供丰富的预训练模型，包括图像分类、目标检测、语义分割等。
3. 支持异构计算，可在CPU、GPU、NPU等不同计算单元上运行。
4. 提供性能优化工具，如模型优化器、推理引擎等。
5. 支持OpenCV库，方便图像处理和显示。
通过OpenVINO™工具套件，开发者可以利用深度学习技术实现高性能的机器视觉应用，提高识别准确率和实时性。
五、 AI视觉运动控制器方案优点
NP-6122-H1是一款高性能的工业计算机或嵌入式系统，专为需要复杂计算和高效数据处理的应用场景设计。结合CODESYS和OpenVINO™技术，可以构建出具有先进功能的AI视觉运动控制器，其主要功能特点包括：
1. 高性能图像处理： 通过集成OpenVINO™加速深度学习模型在各种硬件平台上的推理速度，AI视觉运动控制器能够快速、高效地处理图像识别、物体检测、人脸识别等多种计算机视觉任务，适用于工业检测、自动化引导车辆(AGV)、智能安防等场景。
2. 实时控制能力：CODESYS是一个国际领先的跨平台自动化软件开发环境，支持IEC 61131-3编程标准。它允许开发者使用高级语言（如Structured Text, Ladder Diagram等）编写控制逻辑，实现对机械设备的精准控制。结合NP-6122-H1的高性能处理器，可以确保控制指令的实时响应，满足工业自动化中对时间敏感的控制需求。
3. 灵活的硬件接口：NP-6122-H1通常配备有丰富的I/O接口（如Ethernet、USB、串口等），便于连接各种传感器、执行器、相机等设备，为AI视觉系统提供全面的硬件支持。这使得系统能够采集多样化的输入信息，并根据AI分析结果迅速作出反应，执行相应的动作控制。
4. 低功耗和可扩展性：基于OpenVINO™和CODESYS的软件架构具有高度的灵活性和模块化设计，便于根据实际应用场景进行功能扩展。
六、 哪些行业可以使用这个解决方案？
基于NP-6122-H1、CODESYS和OpenVINO™的机器视觉行业解决方案可以应用到多个领域，以下是一些可以使用该解决方案的行业：
1. 汽车制造业：用于汽车零部件的检测、装配过程的监控以及质量控制的自动化。
2. 电子制造业：在电路板组装（PCB）、芯片制造和组装过程中进行缺陷检测和组件识别。
3. 食品与饮料行业：监控食品生产过程，确保产品安全，如包装完整性检查、成分分析等。
4. 制药行业：在药品生产中进行瓶装、包装检查，以及成分和剂量的一致性验证。
5. 包装行业：检查包装的准确性，包括标签位置、封口质量等。
6. 物流与仓储：自动化识别和分类系统，用于快速分拣和跟踪货物。
7. 机器人技术：为机器人提供视觉感知能力，使其能够更好地与环境交互。
8. 医疗设备：在医疗影像分析、手术辅助等方面提供精确的视觉数据处理。
9. 安全监控：用于视频监控系统的智能分析，如人脸识别、异常行为检测。
10. 农业：在农作物监测、病虫害检测和自动化采摘中应用。
11. 纺织行业：用于布料瑕疵检测、颜色分类和图案匹配。
12. 航空航天：在飞机和宇宙飞船的组装和质量检查中应用。
这些行业的共同特点是都需要高精度、高可靠性的视觉检测和识别技术，以提升生产效率、保证产品质量和增强自动化水平。随着技术的不断成熟和成本的降低，这种基于AI视觉的解决方案将在更多行业中得到应用。
七、 总结
本文阐述了基于NP-6122-H1、CODESYS和OpenVINO™技术的机器视觉行业解决方案。通过整合高性能工业控制计算机、强大的编程环境以及先进的深度学习工具，我们为机器视觉行业提供了一个性能卓越、稳定性高、易于集成和扩展的解决方案。随着技术的持续进步，NP-6122-H1、CODESYS和OpenVINO™在机器视觉领域的应用将更为广泛，为我国智能制造业的新质生产力发展贡献重要力量。
诺达佳简介
