♦  視 覺 感 知 資 料 擷取 

 

      Visual Sensing Data Capture - VSDC

 

      1980至2000年代，條碼及 RFID 技術及應用方興未艾，有一個國際通用

的專有名詞,自動辨識資料擷取,Automatic Identification & Data Capture

簡稱為AIDC，有專門的國際協會及年度展覽（歐、美、日）。 至今，AIDC

已是非常成熟的技術並廣為應用，年度展覽也逐漸式微。 在這工業物聯網興起

之際，一二三視也創造了一個新名詞－ 

    視覺感知資料擷取 Visual Sensing Data Capture –VSDC 

    它是AIDC的一個演變，強調利用視覺感知、智能影像分析 (IVA) 技術進行

資料 擷取，2-D條碼算是其中一種，一二三視將做為此利基市場的pioneer及

領導者。   

 

 

 

   工業物聯網(IIoT)基本上分為三個層次: 

  上層:系統應用層(Application Layer)

  中層:網路通訊層(Network Layer)

  下層:現場感知層(Sensing Layer) 

 

   如果沒有現場感知層 , 即使收集到有效的資料 , 則上層的應用層再有多好的大

 數據分析管理軟體也是英雄無用武之地。所以 ,現場感知層是整個工業物聯網的

 基礎。而現場感知層 ,主要的工作就是收集有效的即時資訊 , 除了我們常用的各

 種數位/類比感知器,條碼,RFID, 近來就是 強調M2M , 機器對機器 , 各類閘道器

 (Gateway),利用各類通訊界面協定收集現場機器設備內之資料。 

  但是 , 往往大家忽略掉最習以為常的最基本的方式, 就是靠現場人員利用眼睛看,

手抄方式各種訊息。然而, 這種方式在現今的工廠環境執行上已越來越困難。因為

人力缺乏, 人工昂貴 ,人抄寫容易錯誤等等因素。而這些只能用眼睛看的訊息 ,為了

要使資料更正確及有效,也只能想辦法用「視覺感知資料收集(VSDC)」解決了。

 例如,7段顯示器,米字顯示器,類比指標,浮標,三色燈等等, 控制儀表板上,或管線上的

各種顯示器 ､這些原先都是設計給現場人員看的 , 如今智慧工廠走向AI大數據分析 ,

這些訊息就必須靠各類 VSDC 來提供解決方案了。        

 

 

           VSDC 系統架構全覽圖

 

 

      工廠中需要利用VSDC的場合可說是五花八門,很難用單一設備解決, 必須根據實際應用

情境及需求,選擇適當的解決方案。 我們概分成以下幾種方案:

 

    1.工業攝影機 + 電腦 

    如果需要高解析度(高過一般的IP Cam),要捕捉的畫面快速移動, 一秒超過30幀畫面

等等 , 便可能需要專業的工業攝影機 (Industrial  Camera) , 一般來說工業攝影機多用

在AOI領域,有各種尺寸、規格,以及搭配的鏡頭,價格比較昂貴。因為需要處裡的資料量大,

影像辨識演算法複雜,甚或需要AI Deep Learning ,便需要配合後端高規格的電腦。 

 

    2. IP Cam + 電腦 

    如果只需要一般的IP Cam取像,但需要較大的電腦運算量,超過嵌入式ARM_based CPU

所能負荷,則仍需要一台高規格的電腦。 

 

      3.嵌入式智慧型邊緣運算控制器- iEdge4 

    Embedded Intelligent Edge Computing Controller 一二三視開發的iEdge4 ,

 採用4核心 ARM SoC為核心 , 其運算能量已不亞於一台小型電腦 , 它所提供的周邊

 介面比一台工業電腦還豐富,本單元僅就與VSDC相關部分加以介紹。

 

       Intellgent Edge Controller- iEdge4 

 

    

   iEdge4 可以透過三種方式連接種攝影機 

     . mini USB Cam

     . 3D USB Cam

     . 803.11ah Wireless to IP Cam

 

      (1). mini USB Cam 

        一二三視開發了mini USB Cam,搭配多軸多角度旋轉輕巧支架,適合安裝

   架設在工廠不同角落,在侷限空間,不影響作業人員及自動化設備操作下, 擷取

   所需要的影像或照片。 

      在工廠需要利用VSDC進行數據收集的應用，一般來說不會非常頻繁。可能

   某一事件驅動收集一次， 或是固定數分鐘甚或數小時收集一次。iEdge4本身

   雖只提供4個USB ports，但可以透過 USB HUB 增加連接USB Cam 之數量，

   iEdge4 有充裕的時間將每 一 USB Cam 所拍的照片經由影像辨識功能解碼成

   數位資訊。

 

            mini USB Cam for VSDC

 

 

                            

            mini USB Cam 支架功能說明

 

 

                         

                      mini USB Cam 應用場景 

    現場設備的操作面板或是管線上，通常設計有各類型的儀表或顯示器，供現場

人員監控之用 。 至工業4.0時代， 這些儀表的訊息也成為大數據分析的重要參考

資訊， 另一方面，現場設備雖然多已是自動化，但有許多角落控制系統 無法監控

到。例如管線漏油，零件鬆脫，齒輪皮帶磨損等等，可能一個小疏失造成 大損失。

mini USB Cam 就是為了解決以上問題所設計，巧的鏡頭可以很容易安裝在各個

角落，就像無數個小眼睛取代人眼睛，收集各點的資料或監視各個角落的狀態。 

     以下列舉可能的應用場景,例如,7段顯示器,米字顯示器,類比指針,浮標 , 三色燈,

 字元辨識,1維/2維條碼,磨損,破裂,鬆脫,漏油,漏氣,漏水等等。                                                                    

                                                               

      (2). 3D USB Cam 

        利用雙攝影機擷取景深技術已IC 化,並且進一步開發成標準化產品。一二三視

  利用市場上既有的 3D USB Cam 加上自行開發的演算法利用物體景深資訊 ,

  可以得到許多以前無法精準獲得的資料 。 例如:人流計數,物體侵入,產品計數,

  物流箱體積等等。

 

                                                  3D USB Cam for VSDC

  

 

                                                  

                                               3D  USB Cam  Demo Picture 

     類似熱成像攝影機以不同色系代表不同溫度範圍，呈現出熱的分佈圖像。

   同樣的道理，我們利用3D Cam 所提供的每一像素的景深資訊，以不同

   的色系代表不同的景深範圍。下面二張照片，一張是可見光(RGB)所拍的，

   一張是景深呈現的顏色圖像。

 

      (3). 802.11ah無線傳輸IP Cam

      在既有的工廠環境中，佈線是一件很麻煩耗人力的工程， 尤其是  VSDC

   所需收集的儀表很分散，USB 線雖然省略了power佈線，但距離有限，加強型

   的USB線也只能拉7,8公尺，造成整個建置成本增加。我們提供了一項非常適合

   的無線(wireless)影像收集方式。目前市面上多採用的無線技術如BlueTooth ，

   ZigBee，LoRa等，適合短距離或少量資料收集。而常用的WiFi技術,其抗干擾性

   又不適合用在複雜的工廠環境 , 802.11ah 於是 應運而生。它是一種低於1GHz

   免許可證頻段內建構遠程超低耗WiFi網路。 其抗干擾性強 , 在複雜工廠環境中仍

   可長距離傳輸。 其缺點是無法像一般 WiFi 傳輸大量即時影像串流。而VSDC主要

   都是採用照片, 因此, 它是一種非常適合此類應用的技術。使用SKY8可以彈性接取

   市面上任何符合RTSP介面的IP Cam作為VSDC 之用。

      一台 iEdge4 插入一片 mini PCIe connector 之 802.11ah master模組,可以

    同時連接8個SKY8 。 

 

                         802.11ah Wireless Converter for VSDC