ARM平台的兴起

工业机器视觉应用向嵌入式ARM计算平台过渡

领先的农业机械制造商Pellenc公司正在其葡萄收获机的Quadcore ARM处理器上使用机器视觉应用。

在过去的十年中，ARM嵌入式计算平台已经成为智能手机和其他主要关注低成本、低功耗、小体积和低重量应用的主流。与此同时，基于英特尔架构的个人计算平台在处理能力方面保持着领先的地位，确保了其在大多数工业计算应用中的持续优势。但在过去的几年中，ARM处理器的架构已经通过增加内核、指令和更快的流水线而大幅升级，从而提高了他们的性能门槛，以至于他们已经开始与英特尔和AMD个人电脑处理器在工业基准方面进行直接竞争。嵌入式继续代表低成本和低功耗，但并不意味着低处理能力。需要高级计算能力的机器视觉等应用程序的开发人员现在首次能够认真审视ARM嵌入式平台，在许多情况下，他们都会满意。例如，无人驾驶飞行器（UAV）是一种应用程序，开发人员由于其功耗、体积和重量的降低而对ARM处理器进行了仔细研究。智能交通系统（ITS）是ARM处理器具有明显潜在优势的另一个应用。高速收费、红灯和速度执法系统会经常脱离电网，因此，ARM处理器的功耗降低很有吸引力。ARM处理器还为当代汽车的视觉系统提供了潜在的优势，因为它们的重量和功耗降低，节约了燃油支出。当然，ARM平台的低成本对汽车原始设备制造商（OEM）也有吸引力。
 
考虑迁移到ARM平台的机器视觉集成商可以从众多嵌入式ARM处理器中进行选择，这些处理器可集成到非常适合视觉应用的片上系统（SOC）上。例如，NVIDIA Jetson TX2模块、技嘉MP30-AR1、NVIDIA Jetson TK1开发工具包以及恩智浦/飞思卡尔i.MX 6模块化计算机 - Apalis iMX6。典型的ARM SoC包括ARM中央处理器单元（CPU）、图形处理器单元（GPU）、随机存取存储器（RAM）以及Wi-Fi、USB和蓝牙等接口技术。有许多基于ARM的视觉库，包括OpenCV、OpenMV、SimpleCV、OpenCL等等。采用嵌入式视觉应用程序的常见方法是在内置于外围组件互连（PCIe）高速串行计算机扩展总线标准的模块化计算机（CoM）上的内存和存储中集成支持ARM的SoC，并将其内置到PC/104尺寸外型中。这种方法可以将CoM和PCIe PC/104图像采集卡堆叠在一起，以紧凑坚固的封装提供工业级的机器视觉处理能力。

EURESYS COAXLINK图像采集卡

Euresys之类的图像采集卡开发人员现在提供对ARM体系结构的支持。例如，Euresys最新的系列图像采集卡Coaxlink系列支持Linux的AArch64 64位ARM架构。Coaxlink卡是使用标准同轴电缆的CoaXPress图像采集卡，由于其广泛的用途和对电磁干扰（EMI）的稳健性，在许多工业应用中是首选。例如，同轴电缆是汽车、铁路和飞机等车载应用的标准配置。CoaXPress使用一条同轴电缆以高达625 MB/s的速度传输图像，同时传输控制数据和触发信号，并为相机提供高达13W的电源。Euresys还为支持Camera Link接口的Grablink图像采集卡提供非官方/测试版支持。

基于ARM的农业机械

Pellenc集团是一家领先的农业机械生产商，产品包括葡萄种植、收获、酿酒厂和水果种植设备。该公司的产品之一使用机器视觉来分类葡萄，以去除不需要的元素，如绿色垃圾、异物或不成熟的浆果。该公司正在将此应用程序与其他用于控制的计算系统一起从PC移植到ARM平台。Pellenc在其葡萄收获机和其他产品上使用ARM处理器，并正在其葡萄分类机上评估e2v彩色线扫描相机和Euresys Grablink图像采集卡的四核ARM处理器的使用。
 
“我们的产品线中计算硬件的成本降低了50％，这将使我们能够为我们的客户提供更多的功能和特性”，Pellenc公司研发部经理Cyril Berger说，“在整个产品线上，对基于ARM的计算机进行标准化，也将降低软件开发成本。”
 
位于俄罗斯圣彼得堡的ViTec有限公司是另一家引领嵌入式视觉应用开发的机器视觉系统集成商。例如，该公司正在研发一种可穿戴机器视觉系统，该系统不同于流行的消费者导向型动作相机，因为它使用了功能更强大、分辨率更高的相机，Basler性能胜过1200万像素的高速相机。相机连接Euresys Grablink PCIe图像采集卡，该图像采集卡安装在基于Nvidia Tegra X1移动处理器的嵌入式计算机中，该计算机具有256个GPU核心和多核64位CPU。
 
ViTec公司首席执行官Maxim Sorova表示：“ARM平台的低功耗、小尺寸和低重量特性在这个可穿戴应用中至关重要，Euresys在Linux的ARM架构上为其基于Linux的驱动程序提供帮助，使我们能够满足客户的时间表和性能基准。”

结论

嵌入式ARM处理器有很多种，例如图像处理集成器、Nvidia Jetson TK1模块。尽管PC平台仍然是顶级密集型计算图像处理领域的领导者，但是嵌入式ARM视觉系统已经将处理能力提高到接近并在某些情况下超过PC平台的水平，同时保持其在功耗、尺寸、重量和系统成本方面的优势。视觉外设开发人员正在跟进支持嵌入式ARM视觉开发，提供驱动程序和技术支持，使他们的产品能够支持ARM体系结构。Euresys将继续投资嵌入式ARM计算，因为它使我们的客户能够在当前应用中节省大笔支出，同时使机器视觉可以渗透到广泛的新应用中。

Euresys ARM文章 - 2017年9月