“机器视觉+机器人”开启工控新风口

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撰文｜张浩程

工业智能化控制的核心运算平台主要依赖工控机，其是一种专门为工业控制而设计的计算机。最开始，工控机的作用是助力工业生产过程的测量、控制与管理，然而随着技术进步与产业发展，在“智造”时代中，工控机的意义早已超越了当初单纯的工业控制。

随着“智造”发展新阶段的到来，工控机在产品和技术层面提出了智能化、数字化、信息化等方面的新要求。业内人士普遍认为，以智能制造为主导的新时期发展特点，是将大量计算机、通信和控制技术集成到一起，以此组成一个全新的智能发展系统，而工控机正处于该智能系统的核心位置。

在应用上，工控机深入的领域也越来越广泛。如今，其应用范围已不仅限于工业，已逐渐从电力、工业等领域，不断向机器人、机器视觉、智能交通、无人机、新能源、储能等众多领域拓展延伸，其中机器视觉、移动机器人更是亟待新一代工控产品赋能的行业。

浪潮面前，必有勇者，一大批工控企业正铆劲深耕，以满足“智造”时代的工控新要求。深圳市卓信创驰技术有限公司（以下简称“卓信创驰”）正是“勇者”之一，其基于过往在工控领域的深厚积累组建了一支熟悉行业的人才队伍，深耕工业控制计算机产品和嵌入式计算机产品市场，至今，产品已被广泛应用于工业自动化、机器人、机器视觉、医疗、智能交通、金融、教育、物联网(IoT)等领域。

机器视觉的“软硬件之争”

谈到近年来最火热的领域，机器视觉无疑会是榜上的一员。高工机器人产业研究所（GGII）数据显示，2021年中国机器视觉市场规模 138.16亿元(该数据未包含自动化集成设备规模)，同比增长46.79%。其中，2D视觉市场规模约为126.65亿元，3D视觉市场约为11.51 亿元。GGII预测，2025年我国机器视觉市场规模将达到349.04亿元，其中，2D视觉市场规模将达到291.51亿元，3D视觉市场规模将达到57.52亿元。

据悉，机器视觉可以做到识别、测量、定位和检测等四大功能，相比人眼具有精度高、速度快、适应性强、可靠性高、效率高、信息集成能力强等特点，因而在制造业生产中，机器视觉广泛应用于辅助生产，如电子与半导体（集成电路、PCB、电子元件、晶圆、平板显示等）、汽车（汽车零部件）、锂电池、食品包装和包装印刷以及物流等行业。

*基于卓信创驰V510视觉控制器的机器视觉应用

但迅速发展背后，机器视觉仍存在着一定的难题——机器视觉被软件组成、硬件组成以及两者交互产生的问题所限制着。

在软件组成，机器视觉企业需要通过软件算法平台，通过强大的底层算法与海量的数据构建，实现产品的“通用性”；在硬件组成上，如光源、镜头和相机等产品领域，有赖于对基础科学（如光学）研究的持续投入，同时需要持续的技术升级与产品迭代。

除此之外，硬件组成还面临着一个难题，软件和硬件的兼容性难题，只有适应各行各业专用设备的技术规范，才能快速兼容更多硬件模组。工控机产品亦不例外，其作为机器视觉的重要硬件部件，其运算能力、扩展能力、稳定性表现等等都限制着机器视觉产品的应用落地。

在卓信创驰市场总监郭辉看来：“机器视觉快速发展的背景下，市场需求愈发多样化，同质化的产品越来越无法满足日益增长的工业化应用场景，对工控领域企业而言，产品功能性和快速交付能力已成为各家竞争的核心。”

郭辉进一步讲到：“只有针对客户的不同应用场景的需求提供最合适的硬件平台解决方案，并能够基于核心设计方案进行快速的定制开发，让客户的需求快速产品化，满足项目时间节点需求，才是各家工控企业的竞争力，也才能真正满足客户的需求。”

卓信创驰官网资料显示，基于丰富的模块化设计的产品库、快速敏捷的非标化开发设计，卓信创驰沉淀出了30余款核心主板设计方案和众多不同的可扩展模块的硬件方案，覆盖基于低功耗的Intel Apollo Lake 、Elkhart Lake、Tiger Lake等平台到高性能多扩展的Intel Comet lake S、Alder Lake具有多款型号，可供机器视觉企业根据自身的需求来挑选相应的视觉控制器产品。

以卓信创驰的V510视觉控制器为例，其支持Intel®第6~9代台式机处理器，配有2xDP和1xVGA接口，同时支持Max.4K UHD双独立显示。在开放性上，V510配有1x Remote 接口、1xRS232、1xRS485、4xUSB3.0、2xUSB2.0，可充分满足客户对于不同接口的要求，同时提供SDK开发包，支持快速集成和二次开发。

此外，为了保障产品的稳定性，V510采用加固级无风扇结构设计，散热性能更佳，且配有预装系统保护和系统恢复功能，可应对停电、断网等突发事故，加强机器视觉在产线应用的稳定性。值得一提的是，V510采用的是视觉和控制应用的首选异构计算平台。

据了解，在某汽车行业的装配产线中，过往通过人工进行检验，但存在效率低、良率难以保障等情况，因而决定对产线进行升级。在该项目中，卓信创驰V510视觉控制器产品凭借可靠的性能、较佳的稳定性和丰富便捷的接口组合，搭配某机器视觉企业的视觉和控制软件，成功为该合资汽车品牌升级了装配产线。

在具体的项目分工中，V510的采用Intel 酷睿CPU搭配Intel Cyclone FPGA组成的异构计算平台，很好地支撑了客户的视觉软件和实时操作系统的运行，FPGA控制的高速IO能够很好的满足高速数据输入输出需求，在同一台工业电脑上整合视觉和控制功能，最终让整个系统的稳定性、协调性更高，资源分配更加合理。

让移动机器人“动”起来

据高工机器人不完全统计，2022年中国移动机器人市场共披露32笔融资，涉及金额51亿元，不少企业已进入C轮及之后融资轮次，且极智嘉、海康机器人、华睿科技等多家移动机器人厂商已然在冲刺资本市场。

在市场化落地上，GGII数据显示，2022年前3个季度，国内移动机器人市场销量约5.8万台。预计2022年市场销量将达到81800台，同比增长28%左右，其中海外需求持续释放，移动机器人出口占比近26%，创历史新高。

无疑，移动机器人必然是近年来表现火热的又一领域，但移动机器人也面临着一定的困局。

动荡经济环境带来原材料成本居高不下、市场需求增速放缓，供应链受阻、交付压力大、毛利净利下降、现金流不足等一系列生产经营问题；随着移动机器人行业走入规模化落地阶段，移动机器人在实际应用中的可靠性、稳定性成为终端客户的考虑重点，移动机器人企业要达成高算力、高稳定性、低能耗的“不可能三角”……

经济周期的变化，只能通过企业经营管理水平的提升来解决，而实际应用中的难题，在一定程度上或许只能通过应用“可靠的大脑”来解决。

据悉，机器人上游核心零部件主要有控制器、减速器、芯片、传感器、电机等，其中控制器，负责下达指令以控制各伺服驱动装置，实现对机器人的工作顺序、位置、运动速度、时间间隔的控制，因此，控制器经常被称作是机器人的“大脑”。

然而，要打造一个可靠的“大脑”也并不容易。由于不同的场景需求不同，因此对控制器、计算平台的算力和 I/O 需求也多种多样，机器人无法标准化开发和部署。如果控制器或计算平台不贴合需求，如算力过剩或不足，就会造成成本过高或性能不足。同时，机器人是一种软硬件结合的系统。如果软硬件无法实现高效融合，或是视觉技术、软件算法等不成熟，都可能导致机器人应用效果达不到预期。

郭辉讲到：“卓信创驰通过采用英特尔高性能平台和高稳定性低功耗平台的组合搭配，涵盖英特尔Tiger Lake、Comet Lake、Apollo Lake等平台，可以能够满足机器人高算力、高稳定性和低功耗的需求，进而为机器人提供了出色和稳定的运行环境，最终保障移动机器人的稳定持续运行。”

据悉，卓信创驰的嵌入式工控机产品，基于英特尔Apollo Lake, Tiger Lake和Comet Lake平台，采用可扩展的CAN、RS-232、RS-485、Ethernet和EtherCAT等总线，整合了丰富的应用接口，具备极强的扩展性，适配范围宽，能够在实现移动机器人运动控制、通信等基础功能的前提下，满足机器视觉、AI运算等功能需求，适用于AMR、AGV、智能叉车等多种机器人领域。

据透露，卓信创驰基于Intel Apollo Lake 平台的AMR控制器方案已被AMR行业的多家头部企业大量采用，并应用于不同场景方案的移动机器人，赋予了移动机器人可靠的“大脑”。

猛攻下一城

有行业人士表示，机器视觉是“眼睛”，而机器人是“手脚”，只有通过视觉技术和机器人的紧密结合，才可以真正解决智能制造中很多的技术难题，并实际应用到各种复杂和极端的工业场景。

无疑，卓信创驰也正是盯准“眼”+“手脚”的，打造出性能优秀、表现稳定的工控产品来赋能智能制造，从而跟上工控领域发展的新风口。

*卓信创驰全产品矩阵

郭辉最后表示：“未来，卓信创驰始终坚持以市场需求为导向，以客户为中心，继续保持灵活柔性的设计开发理念，满足客户日益增长的多样化需求。在产品线布局方面，我们在2022年已经基于Intel 10、11代 Comet Lake S和Intel Tiger Lake平台的产品，2023年将会陆续推出基于Intel Elkhart Lake、Alder Lake平台的产品，不断优化和丰富我们的产品线，满足客户的不同应用需求，给客户提供更多的选择。”

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