Escoger el Hardware Adecuado para su Aplicaciones de Visión

Visión General

National Instruments ofrece una variedad de opciones de hardware que soportan adquisición y procesamiento de imágenes. En este documento, aprenda cómo escoger entre diferentes formatos al conocer sobre el soporte de software y soporte de cámara para cada uno de estas plataformas de hardware. También vea estas opciones de hardware clasificadas bajo diferentes criterios de rendimiento, industria e integración.

Este documento se enfoca principalmente en comparaciones técnicas entre productos, pero usted también puede ver el seminario web que se enfoca en las características principales, ventajas y aplicaciones apropiadas para cada plataforma: Seminario Web: Encuentre el Hardware Apropiado para sus Inspecciones Visuales

Contenido

Opciones de Plataformas de Hardware para Aplicaciones de Visión

El hardware de visión incluye una variedad de formatos desde cámaras inteligentes, sistemas de visión autónomos hasta soluciones basadas en PC y PXI. Estas plataformas de hardware difieren en varias maneras, incluyendo formato y rendimiento y cada una es ideal para diferentes entornos, aplicaciones y arquitecturas de sistema.


Figura 1. Principales Plataformas de Hardware de Visión Ofrecidas por National Instruments

Los controladores NI CompactRIO y NI Single-Board RIO del más alto rendimiento también soportan adquisición y procesamiento de imagen a menores anchos de banda. Esto se logra a través de menor resolución de imagen, menor velocidad y mayor compresión de imagen en comparación con otras plataformas de visión. 


Figura 2. CompactRIO y NI Single-Board RIO como Plataforma de Visión

Soporte para Software y SO

Los paquetes de software están diseñados para ejecutarse con las opciones de hardware presentados en la Figura 1. Esto significa que usted puede cambiar entre plataformas y hasta reutilizar grandes porciones de código existente en cualquiera de los objetivos de hardware de visión. Usted también puede reducir el tiempo de desarrollo y los costos de mantenimiento asociados con múltiples sistemas al mantener un solo paquete de software.

Las plataformas CompactRIO y NI Single-Board RIO solamente soportan las bibliotecas de procesamiento de imágenes del Módulo NI Vision Development y no del NI Vision Builder for Automated Inspection.

  Smart Camera Compact Vision System Sistema Embebido de Visión Sistemas PXI y
PXI Express
PCs de Escritorio e Industriales CompactRIO/
Single-Board RIO
Vision Builder for Automated Inspection
Módulo Vision Development

Tabla 1. Opciones de Soporte del Software de Visión para el Sistema de Hardware

Además de usar el entorno de programación gráfica NI LabVIEW en todas las plataformas, puede aprovechar el Módulo NI Vision Development para programar sistemas que ejecutan un SO Windows (ver Tabla 2) desde un entorno de desarrollo basado en texto usando lenguajes C, C++, Visual Basic y .NET (Visual Basic .NET y C#).

  Smart Camera Compact Vision System Sistema Embebido de Visión Sistemas PXI y
PXI Express
PCs de Escritorio e Industriales CompactRIO/
Single-Board RIO
Windows
Real-Time

Tabla 2. Opciones de Soporte del Sistema Operativo para el Sistema de Hardware

Comparación de Beneficios y Características de cada Plataforma

Las diferentes plataformas son comparadas en base a los siguientes criterios:

    • E/S Integrada - la cantidad de E/S así como la variedad (digital TTL, digital aislada, analógica)
    • Menos partes móviles para mantener - los diseños sin ventilador y controladores de estado sólido son menos susceptibles a daños por vibración.
    • Formato Compacto - tamaño más pequeño que puede ser diseñado físicamente para sistemas más grandes
    • Consumo de potencia - consumo total de energía por sistema
    • Rangos de temperatura - rango de temperatura del sistema para el cual el sistema ha sido validado
    • Ancho de banda de adquisición - máximo rendimiento al cual las imágenes se pueden adquirir en el sistema como lo define la combinación de la resolución de imagen, velocidades de bits y rango de marco
    • Máximo tamaño de imagen - máximo tamaño de imagen que se puede adquirir en el sistema con limitaciones de memoria y procesamiento
    • Potencia de procesamiento - la más alta potencia de procesamiento se caracteriza por velocidad y número de núcleos o co-procesadores
    • Integración con otras medidas (por ejemplo, DAQ, movimiento) – conexión RTSI directa y disparo y disponibilidad para otros módulos que se pueden colocar en el sistema (módulos de la Serie C, módulos PXI, tarjetas PCI) comparado con la integración a través de conexiones de Ethernet a otros dispositivos.


Figura 3. Diagrama de Referencia de Radar

 

 

La distribución del rendimiento de cada plataforma de hardware se esparce de diferente manera a través del criterio en el diagrama del radar. El área cubierta es aproximadamente la misma en cada diagrama, la cual también se puede ver en un total de resultados similar en la Tabla 3.

 

    Smart Camera Compact Vision System Sistema Embebido de Visión Sistemas PXI y
PXI Express
PCs Industriales y de Escritorio CompactRIO/
Single-Board RIO
Conveniencia Industrial E/S Integrada
(cantidad y variedad)
3 4 4 5 5 5
Menos partes móviles
para mantener
5 5 5 3 3 5
Formato compacto 5 4 3.5 2 2 4
Consumo de potencia 5 4 4 2 2 5
Rangos
de temperatura
4 4 3 4 3 5
Rendimiento Ancho de banda
de adquisición
3 3 4 4 5 1
Máximo tamaño de imagen 2 3 4 4 5 1
Potencia de procesamiento 2.5 3 4 4.5 5 2
Integración con
otras medidas
(por ejemplo, DAQ, movimiento)
2 2 3 5 4 4
TOTAL 31.5 32 34.5 33.5 34 32

Tabla 3. Comparación de Rangos para Todas las Plataformas de Hardware de Visión

NI Smart Cameras


Figura 4. Diagrama de Radar para Cámaras Inteligentes

  • Características

    • Procesador integrado y sensor de imagen
    • Menor consumo de potencia
    • Hardware de visión dedicado
    • Coprocesador DSP en ciertos modelos para mayor rendimiento de algoritmos
    • E/S digital integrada y control integrado de iluminación

NI Compact Vision Systems


Figura 5. Diagrama de Radar para NI Compact Vision Systems

 

Características

    • Múltiples cámaras IEEE 1394 enlazadas
      (más baratas que las cámaras inteligentes para sistemas de múltiples cámaras)
    • Hardware de visión dedicado
    • Almacenamiento en estado sólido
    • 29 líneas de E/S digitales reconfigurables
    • Sistema compacto

Sistemas Embebidos de Visión


Figura 6. Diagrama de Radar para Sistemas Embebidos de Visión

Características

    • Múltiples cámaras IEEE 1394 enlazadas
      (más baratas que las cámaras inteligentes para sistemas de múltiples cámaras)
    • Hardware de visión dedicado
    • Procesador dual-core y 2 GB RAM
    • Diseño sin ventilador y almacenamiento de estado sólido
    • Varias opciones de E/S y comunicación industrial

Sistemas PXI y PXI Express    


Figura 7.
Diagrama de radar para Sistemas PXI y PXI Express

Características

    • Soporte para todos los estándares de imagen
    • Temporización, disparo e integración sin igual con un disparo en estrella, lo cual es una señal de disparo de alto rendimiento que se puede usar para sincronizar todos los módulos en un chasis PXI.
    • Amplia disponibilidad de tarjetas insertables relacionadas con visión y no relacionadas

PCs Industriales y de Escritorio           

Figura 8. Diagrama de Radar para Sistemas basados en PC

Características

    • Amplia disponibilidad de tarjetas insertables relacionadas con visión y no relacionadas
    • PCs calificadas por el tiempo empleado para compatibilidad con tarjetas insertables
    • Menor disponibilidad que los sistemas validados por NI (Sistema Embebido de Visión, PXI)
    • No se necesitan tarjetas insertables si se usan puertos integrados USB, IEEE 1394, [Gigabit] Ethernet
      (aunque las tarjetas insertables ofrecen E/S y descargas )
    • Opciones ilimitadas para procesadores, memoria, almacenamiento y más

CompactRIO y NI Single-Board RIO

 

Figura 9. Diagrama de radar para Sistemas CompactRIO y NI Single-Board RIO

Características

    • E/S Modular (combinación basada en aplicación)
    • Temperatura desde -40 a +70 °C
    • NI Single-Board RIO es una versión con tarjeta únicamente ideal para dispositivos OEM/embebidos
    • Menor ancho de banda de adquisición y alta descompresión de carga de imagen en el procesador
      (actualmente ideal para adquirir formatos jpeg usando cámaras IP y con cámaras analógicas usando tarjetas de adquisición de imágenes de la Serie C de terceros)

Soporte y Selección de Cámaras

Cuando se trata de escoger un sistema de visión, la compatibilidad de la cámara generalmente es el factor decisivo. Las posibilidades varían dependiendo del estándar de imagen que usted escoja y el tipo de sensor de imagen necesario para la aplicación dada. Con la vasta selección de cámaras en el mercado y el gran número de estándares soportados por National Instruments, necesitará ayuda al seleccionar su sistema de visión. Las Tablas 3 y 4 muestran las soluciones de hardware que debe considerar junto con los diferentes tipos de cámaras.


Figura 10. Los sistemas de visión de National Instruments son compatibles con cámaras de muchos otros proveedores.

 

  Smart Camera Compact Vision System Sistema Embebido de Visión Sistemas PXI y
PXI Express
PCs de Escritorio e Industriales CompactRIO/
NI Single-Board RIO
Analógico 1

Parallel Digital
Camera Link
GigE Vision
IEEE 1394
USB (DirectShow)
IP
Sensor de Imagen Integrado

1Ancho de banda bajo solamente a través de analógico de otro proveedor

Tabla 4. Soporte del Sistema para Estándares de Imagen

 

  Smart Camera Compact Vision System Sistema Embebido
de Visión
Sistemas PXI y
PXI Express
PCs de Escritorio e Industriales CompactRIO/
NI Single-Board RIO
Area scan (2D)
Uso para escaneo en línea 1 1
Imagen a color
Infrarroja 1
Sensores de evaluación de láser en 3D2
Imagen UV
Imagen de Rayos X 1 1

1Hay opciones limitadas disponibles que hacen posible estas combinaciones de sensor-sistema si la plataforma de hardware es un requerimiento.
2Las medidas en 3D también pueden ser implementadas usando múltiples cámaras y/o recursos de iluminación de estructura con algoritmos de triangulación.

Tabla 5. Disponibilidad de Sistemas para Diferentes Tipos de Sensores