Ưu và nhược điểm của hệ thống thị giác máy dựa trên PC với hệ thống camera thông minh

Hệ thống camera thông minh là một cải tiến tương đối mới trong ngành thị giác máy, vốn chủ yếu dựa vào xử lý hình ảnh dựa trên PC trong các hoạt động tự động. Ban đầu, máy ảnh thông minh có khả năng giải thích hình ảnh hạn chế và chủ yếu được giao cho các dự án cơ bản, chẳng hạn như đọc mã vạch. Tuy nhiên, khi tiến bộ công nghệ và sức mạnh xử lý ngày càng phát triển, máy ảnh thông minh giờ đây có thể quản lý nhiều nhiệm vụ hơn và cạnh tranh với các hệ thống dựa trên PC trong thị trường thị giác máy công nghiệp.

Có một số điểm khác biệt giữa hệ thống camera thông minh và hệ thống dựa trên PC và các nhà sản xuất nên cân nhắc lợi ích và nhược điểm của từng hệ thống trước khi chọn phương pháp phù hợp với nhu cầu của họ. Có những khác biệt phức tạp về thiết kế, chức năng và chi phí giữa PC và máy ảnh thông minh, cũng như giữa các mẫu khác nhau trong mỗi nhóm, nhưng sự so sánh cơ bản có thể hữu ích trong việc đưa ra quyết định.

Ưu điểm của camera thông minh

Máy ảnh thông minh thường có chi phí mua và bảo trì thấp hơn so với các máy ảnh dựa trên PC, dễ sử dụng hơn và tích hợp đơn giản hơn trong hệ thống tự động hóa hiện có. Những lợi thế này là do thiết kế tương đối không phức tạp của chúng. So với hệ thống PC, camera thông minh có kích thước nhỏ gọn hơn và ít linh kiện hơn. Vì chúng có số lượng bộ phận chuyển động nhỏ hơn và hiếm khi tạo ra nhiệt độ cao nên chi phí bảo trì được giữ ở mức tối thiểu. Tương tự như vậy, các chương trình phần mềm được thiết kế cho máy ảnh thông minh cũng tương đối đơn giản, có nghĩa là không phải lúc nào cũng cần có kỹ năng máy tính nâng cao để triển khai hệ thống máy ảnh thông minh. 

Máy ảnh thông minh có thể được thiết kế với công nghệ xử lý “open embedded” giúp loại bỏ sự cần thiết của một số thiết bị ngoại vi nhất định, chẳng hạn như thẻ lấy khung hoặc máy tính bên ngoài. Hệ thống được sắp xếp hợp lý này giúp giảm chi phí trong khi vẫn duy trì công suất chức năng và nếu kết hợp với bộ xử lý tiên tiến, có thể cạnh tranh với một số hệ thống PC về sức mạnh. Ngoài ra, định dạng nhúng mở không có giao diện, thường cần thiết để liên kết nhiều thành phần vào một mạng hoạt động. Camera thông minh nhúng mở được coi là hệ thống thị giác độc lập vì chúng thường có thể xử lý các tác vụ mà không cần phụ thuộc nhiều vào các thiết bị thứ cấp.

Nhiều máy ảnh được trang bị phần cứng giao tiếp (Ethernet, RS232, v.v.) có thể truyền dữ liệu đến máy tính lớn hoặc các thiết bị lưu trữ khác để sử dụng trong tương lai. Nếu máy ảnh có khả năng xử lý hạn chế, việc truyền thông tin có thể tăng tốc độ xử lý bằng cách chuyển các nhiệm vụ hành chính sang thiết bị bên ngoài.

Nhược điểm của máy ảnh thông minh

Do thiết kế đơn giản, nhỏ gọn nên camera thông minh thường có khả năng xử lý kém hơn so với các hệ thống dựa trên PC. Điều này giới hạn phạm vi và số lượng tác vụ mà máy ảnh thông minh có thể xử lý. Vì họ gặp khó khăn trong việc quản lý các thuật toán phức tạp hơn nên các hình ảnh hoặc thao tác phức tạp yêu cầu phân tích nhanh thường nằm ngoài phạm vi của họ.

Máy ảnh thông minh thường sử dụng phần cứng độc quyền, khiến việc thay thế hoặc sửa đổi các bộ phận trở thành một quá trình đầy thách thức. Khi kết hợp với thiết kế nén, tính năng này sẽ hạn chế nghiêm trọng mức độ nâng cấp của máy ảnh thông minh. Vì những lý do tương tự, việc mở rộng phạm vi chức năng của máy ảnh thông minh để xử lý các tác vụ khác nhau hoặc bổ sung có thể gặp khó khăn.

Ưu điểm của hệ thống dựa trên PC

Như đã đề cập, các hệ thống thị giác dựa trên PC thường có sức mạnh xử lý lớn hơn và có khả năng xử lý các hoạt động phức tạp ở tốc độ tương đối cao. Phạm vi khả năng rộng hơn này cũng cho phép hệ thống PC bù đắp những biến đổi không mong muốn trong một số tác vụ nhất định. Ví dụ: các sản phẩm trên dây chuyền lắp ráp có xu hướng tích lũy những thay đổi nhỏ trong một khoảng thời gian, đôi khi được tính bằng tháng. Bởi vì những sai lệch xảy ra dần dần nên hệ thống có khả năng xử lý hạn chế có thể không phát hiện được chúng, nhưng mạng thị giác máy tính tinh vi có thể nhận biết và đánh dấu sự thay đổi.

Không giống như máy ảnh thông minh, hầu hết các PC đều có thể nâng cấp và có thể hoán đổi các bộ phận tương đối dễ dàng. Tính linh hoạt này làm cho hệ thống PC có khả năng tùy biến cao, vì nó có thể được cài đặt phần cứng mới hơn hoặc dành riêng cho ứng dụng hơn để chuyên về một nhiệm vụ nhất định hoặc mở rộng phạm vi chức năng chung của nó. Ví dụ, hệ thống thị giác dựa trên PC ban đầu có thể được sử dụng để xác định và đo lường các bộ phận trên dây chuyền lắp ráp. Sau đó, nhiệm vụ của nó có thể được mở rộng thông qua việc cài đặt gói phần mềm và phần cứng để điều khiển cánh tay robot nhằm loại bỏ bất kỳ sản phẩm lỗi nào khỏi dây chuyền.

Nhược điểm của hệ thống dựa trên PC

Vì bản thân PC thường được dành cho việc xử lý hình ảnh nên một số thành phần ngoại vi thường cần thiết để lấy khung hình, truyền dữ liệu, chiếu sáng và đôi khi là lưu trữ. Định dạng nhiều đơn vị này có thể trở nên cồng kềnh hoặc quá phức tạp và thường yêu cầu giao diện cho từng thành phần trong hệ thống. Việc tích hợp mạng như vậy vào quy trình sản xuất hoặc hệ thống thị giác hiện có có thể là một nhiệm vụ đầy thách thức và có thể yêu cầu kiến thức máy tính nâng cao để cài đặt.

Cấu hình đa thành phần cũng có thể rất dễ hỏng. Vì nhiều thiết bị phải hoạt động đồng thời nên một bộ phận gặp trục trặc có thể ảnh hưởng tiêu cực đến phần còn lại của hệ thống hoặc thậm chí khiến hệ thống không hoạt động cho đến khi lỗi được khắc phục. Bản thân PC có xu hướng kém bền hơn máy ảnh thông minh và có dấu hiệu hao mòn nhiều hơn trong khoảng thời gian ngắn hơn.

Ứng dụng hệ thống thị giác

Kiểm tra sản phẩm và đảm bảo chất lượng là hai trong số những ứng dụng phổ biến nhất của thị giác máy. Nó thường được sử dụng để phát hiện các sai sót trong các bộ phận của xe trong ngành công nghiệp ô tô; thuốc, bao bì hoặc nhãn cho các công ty dược phẩm; và vi mạch cho các nhà sản xuất máy tính. Hệ thống thị giác có thể quét mã vạch để chạy sản phẩm hoặc quét võng mạc để nhận dạng sinh trắc học.

Trước khi quyết định chọn hệ thống thị giác máy, điều quan trọng là nhà sản xuất phải đánh giá sự khác biệt giữa các định dạng. Sự khác biệt giữa máy ảnh thông minh và hệ thống dựa trên PC có thể được tóm tắt là chi phí so với khả năng. Máy ảnh thông minh có xu hướng rẻ hơn, thiết kế đơn giản hơn và dễ sử dụng hơn nhưng khả năng xử lý và khả năng mở rộng hạn chế. Hệ thống PC có sức mạnh, tốc độ và tính linh hoạt cao hơn nhưng ở mức giá cao hơn và có thiết kế phức tạp hơn. Tuy nhiên, khi tiến bộ công nghệ tiếp tục cải tiến các tùy chọn hiện có, máy ảnh thông minh và hệ thống dựa trên PC cuối cùng có thể có nhiều điểm tương đồng hơn là khác biệt.