“1+1+1”彈匣式智能控制器AK系列 在金剛石切割片檢測業(yè)務(wù)中的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用

金剛石加工工具（切割片）行業(yè)是一個(gè)非常傳統(tǒng)的行業(yè)，這個(gè)行業(yè)最為重要的特點(diǎn)就是工藝流程長，包括了制坯、沖孔、印刷等9個(gè)流程。在各個(gè)環(huán)節(jié)，它對于檢測的缺陷類型和應(yīng)用條件差異都很大，比如在燒結(jié)的環(huán)節(jié)，需要特別關(guān)注裂紋，因?yàn)樵撊毕莩擞绊懏a(chǎn)品的外觀外，同時(shí)會(huì)帶來安全生產(chǎn)問題。鑒于此，往往需要耗費(fèi)大量的人工進(jìn)行質(zhì)量檢測，成本極高，而且容易出現(xiàn)誤差。

針對該行業(yè)工藝流程長、檢測需求多、精度高等特點(diǎn)，以及由于切割盤金屬拉絲背景的干擾，用標(biāo)準(zhǔn)算法不能完全滿足部分工序下的檢測需求（比如印刷環(huán)節(jié)印刷檢測，燒結(jié)環(huán)節(jié)的裂紋檢測），因此我們?yōu)樗峁┝塑浻惨惑w整體解決方案。

阿普奇解決方案

阿普奇選用E-Smart IPC旗艦代表產(chǎn)品——“1+1+1”彈匣式智能行業(yè)控制器AK系列作為核心視覺算力，搭載自主研發(fā)的IPC小助手，滿足設(shè)備在運(yùn)行過程中通過數(shù)據(jù)采集、異常感知、診斷自治理、管理控制等4大功能模塊實(shí)現(xiàn)設(shè)備自運(yùn)營，結(jié)合阿普奇智能視覺處理系統(tǒng)，提供全業(yè)務(wù)流程的整體視覺方案，滿足案例客戶的檢測需求。

技術(shù)優(yōu)勢

· 核心視覺算力：AK7

阿普奇E-Samrt IPC旗艦代表產(chǎn)品——彈匣式智能行業(yè)控制器AK系列在機(jī)器視覺應(yīng)用場景中，以獨(dú)有的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)“1+1+1”搭配和極具性價(jià)比的產(chǎn)品功能在同類產(chǎn)品中遙遙領(lǐng)先，在為超大計(jì)算量提供技術(shù)性能保障的同時(shí)兼具設(shè)計(jì)感及體驗(yàn)感。

· 產(chǎn)品優(yōu)勢

1+1+1搭配：1個(gè)主機(jī)+1個(gè)主彈匣+1個(gè)輔彈匣；滿足高速擴(kuò)展、多I/O擴(kuò)展；酷睿12代i3~i7高性能CPU，為超大計(jì)算量提供技術(shù)性能保障；綜合性能提升＞20%；全I(xiàn)ntel獨(dú)立千兆網(wǎng)口；體積小，高度集成化設(shè)計(jì)、模塊化設(shè)計(jì)；無線纜設(shè)計(jì)；PCIe標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展接口；多硬盤位，RAID支持。

· 高性能計(jì)算組合

制造行業(yè)要解決的痛點(diǎn)之一就是計(jì)算性能低下的問題。從目前看，性能的瓶頸主要在CPU上。解決性能瓶頸的手段有兩種：

一是提升算法本身的計(jì)算性能，包括調(diào)整算法邏輯，優(yōu)化算法等。另外一種就是根據(jù)CPU的特性進(jìn)行指令集優(yōu)化，目前我們常規(guī)用到的優(yōu)化，MMX、SSE等指令，在近幾代CPU提供了AVX混合運(yùn)算指令，在深度學(xué)習(xí)中得到大量使用。另外一部分優(yōu)化，則采用分布式計(jì)算方式，提升整體計(jì)算性能。

另外一種手段是把一部分計(jì)算任務(wù)，遷移到CPU之外的部件進(jìn)行計(jì)算，在該方案中，我們把解碼任務(wù)整體遷移到核芯顯卡中進(jìn)行，相對于獨(dú)立顯卡的解碼，核芯和CPU共享內(nèi)存能夠帶來更小的系統(tǒng)開銷，從而提升整體性能。另一方面，也降低了成本和整體能耗。

· 高精度算法

除了計(jì)算性能之外，算法的準(zhǔn)確率和誤報(bào)率是重要指標(biāo)。對于機(jī)器視覺，除了常規(guī)的算法流程外，還需要進(jìn)行特殊的算法細(xì)節(jié)優(yōu)化，主要包括 ：

對于亞像素技術(shù)的應(yīng)用，在相機(jī)分辨率有限的情況下，我們要進(jìn)行邊緣的分析和提取，經(jīng)常受制于圖像分辨率的限制，導(dǎo)致計(jì)算精度的降低。基于此，我們根據(jù)邊緣顏色過渡的計(jì)算和統(tǒng)計(jì)，采用亞像素的方式進(jìn)行計(jì)算用以提升計(jì)算精度。

另外一方面，因?yàn)椴煌瑘鼍跋?，識別精度不同，我們采取雙模板識別模式。根據(jù)特征維度和權(quán)重不同，采用不同的模板，從而取得最佳的識別效果。

在特征的規(guī)劃和使用上，在因?yàn)椴煌袠I(yè)的適應(yīng)性不同，甚至同一行業(yè)的不同產(chǎn)線，同一產(chǎn)線的不同產(chǎn)品型號切換都會(huì)非常頻繁。所以在這種模式下，對于算法框架本身的擴(kuò)展性要求非常高，對于此我們采用MPEG-7編碼方式，形成特征樹。在模型的建立上，結(jié)合權(quán)重策略，能夠提供更柔性的模型策略。

另外，在算法庫之外，提供了誤差反饋機(jī)制和框架，就是我們經(jīng)常講的算法“自學(xué)習(xí)”的能力，通過對人工對結(jié)果的反饋，調(diào)整后臺模型，形成負(fù)反饋，使得系統(tǒng)越用越“聰明”。

· 計(jì)算控制一體化

系統(tǒng)的另外一個(gè)特點(diǎn)就是計(jì)算和控制的一體化部署和實(shí)現(xiàn)。該方案的背景在于，目前在工業(yè)領(lǐng)域，IT化的趨勢已經(jīng)相當(dāng)明顯，我們利用CPU來提供計(jì)算分析服務(wù)，同時(shí)利用部署RTOS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)來運(yùn)行軟PLC控制，從而讓圖像采集、數(shù)據(jù)分析、聯(lián)動(dòng)控制，全部在一臺電腦上完成，形成了一體化解決方案。

從我們試驗(yàn)的數(shù)據(jù)看，基于X86系列的CPU的平臺，能夠滿足大部分的運(yùn)動(dòng)控制性能要求。這種方案帶來了運(yùn)動(dòng)控制的更多路數(shù)、更復(fù)雜、更柔性的可能性。相比傳統(tǒng)的PLC控制卡的方式，開發(fā)更加方便和簡單。