一种基于计算资源共享的工业视觉检测系统技术方案

本发明专利技术涉及一种计算资源共享的工业视觉检测系统，包括：资源池，包括若干台工控机设备；计算资源管理中心，用于对资源池中若干台工控机设备的忙闲状态进行管理；图像采集设备，用于采集产品图像；网关设备，用于接收产品图像，并通过计算资源管理中心将产品图像发送给资源池中的其中一台有多余计算资源且可用的工控机设备；工控机设备用于对产品图像进行视觉分析，并将视觉分析结果发送给网关设备；网关设备还用于接收视觉分析结果，并将视觉分析结果发送给分检设备；分检设备，用于根据视觉分析结果对产品进行分检。通过采用消费级工控机设备构成的资源池进行资源共享，提高设备的有效利用率及降低视觉检测的成本。的有效利用率及降低视觉检测的成本。的有效利用率及降低视觉检测的成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于计算资源共享的工业视觉检测系统


[0001]本专利技术涉及工业控制
，具体地，涉及一种基于计算资源共享的工业视觉检测系统。

技术介绍

[0002]当前，在推进工业制造数字化升级、实施智能制造的过程中，其关键问题之一就是对于生产线上所制造工业产品的质量，如何用自动化的技术对其进行质量检测，从而实现从原料加工、生产到后端质量检测的端到端的自动化生产线。随着计算机视觉技术的发展，有很多企业已经开始通过图像检测的方法来自动发现产品的缺陷并进行分检。近几年来，由于深度学习算法稳定及准确的识别效果，越来越多的工厂开始采用基于深度学习的方法取代基于传统图像分析的方法，并取得了非常不错的应用效果。不同于其他领域的视觉检测方法，工业视觉检测往往具有以下几个特点：
[0003]1、实时性要求高，在工业视觉检测中，为了与实际的工业系统对接，满足实际工业生产的生产节奏，对于每一个产品图像的分析，都必须进行实时分析，并在生产节奏允许的范围内完成分析返回结果，不同图像分析任务之间没有高低优先级之分；
[0004]2、稳定性要求高，任何一个图像分析的失败或者分析过程卡顿，都可能导致正常生产节奏被打乱或者停顿，影响生产的进行，更为严重的，还有可能会引起前后不同产品分析结果的错位或者丢失，从而导致良品与次品的分检错误。
[0005]因此，在实际的视觉分析中，往往都会采用将一张图像的分析只在一个硬件设备上进行，而不采用多个硬件设备的模型调度架构。因为如果采用多个硬件设备组合分析单张图像的模型调度架构，对一张图像，为了保证实时性，就需要保证能够在不同模型之间实时传输图像，从而硬件设备之间的网络连接就需要采用万兆网甚至更加昂贵的网络连接，这样的实施费用反而比增强单台设备的配置更加昂贵，而且通过网络连接的方式也进一步加大了出错的可能性，降低了分析的稳定性。
[0006]在基于单台设备进行深度学习的计算机视觉质检方法中，为了提高推理的速度，更普遍的仍是采用基于GPU(Graphics Processing Unit，图形处理器)的方式进行深度学习模型的推理运算，因此为了满足工业生产线上实时控制和稳定性的需求，现有的做法是在一个机台放置一台带有GPU的工控机，通过该工控机直接连接相机，获取拍摄的图像，同时利用工控机调用质检算法进行分析，并根据分析结果通过工控机与机台上的分检设备对接，直接发送分检信号到分检设备，实现对分检设备的控制。而对于在每一个机台放置一个工控机的方法，由于GPU的成本比较昂贵，因此其成本相对较高，要运维这样一台GPU，难度相对较高，一旦一台GPU出现故障，就很容易造成大面积的机器无法使用在实际生产中很难进行大规模推广，针对这个问题，通用的方案是将深度学习模型移植到更为便宜的硬件设备上如NUC或者是基于ARM架构硬件设备进行推理的方法来降低硬件的成本，但是，目前便宜硬件的计算能力一般都相对较弱，对于需要较高运算资源的视觉质检算法来说，是没有办法通过这种移植来进行替换的；另一方面，由于视觉质检算法的计算比较密集，功耗也相
对较高，对于资源的需求也相对较高，因此，在长时间运行后比较容易出现异常，对于一个机台一个计算硬件的方案来说，很容易出现单点故障，一旦计算资源出现异常，该机台也就无法进行正常分析，这种现象在夏天天气较热的情况下就更容易出现了。

技术实现思路

[0007]本专利技术旨在克服上述现有技术中至少一种缺陷，提供一种基于计算资源共享的工业视觉检测系统，采用消费级工控机设备构成的资源池进行资源共享，提高设备的有效利用率及降低视觉检测的成本。
[0008]本专利技术采取的方案为：
[0009]提供一种基于计算资源共享的工业视觉检测系统，包括：
[0010]若干台图像采集设备、若干台网关设备、一计算资源管理中心、一资源池和若干台分检设备，一台所述网关设备分别与一台或多台所述图像采集设备、一台所述分检设备连接，若干台所述网关设备分别与计算资源管理中心连接，所述资源池包括若干台工控机设备；
[0011]所述计算资源管理中心用于对所述资源池中若干台所述工控机设备的计算资源进行管理；
[0012]所述图像采集设备用于采集产品图像，并将采集的所述产品图像发送给所述网关设备；
[0013]所述网关设备用于接收所述产品图像，通过所述计算资源管理中心将所述产品图像发送给所述资源池中的一台有多余计算资源且可用的工控机设备，并与所述工控机设备保持连接，以将后续的所述产品图像直接发送给所述工控机设备；
[0014]所述工控机设备用于对所述产品图像进行视觉分析，并将视觉分析结果以及自身当前的负载情况和健康状况发送给所述网关设备；
[0015]所述网关设备还用于接收所连接的所述工控机设备发送的所述视觉分析结果以及所述当前的负载情况和健康状况，将所述视觉分析结果发送给所述分检设备，并根据所述工控机设备当前的负载情况和健康状况判断所述工控机设备是否异常，若是，则断开与所述工控机设备的连接，在下一次发送产品图像时，通过所述计算资源管理中心将下一次发送的产品图像发送给所述资源池中另一台有多余计算资源且可用的工控机设备，并与另一台所述工控机设备保持连接，以将后续的所述产品图像直接发送给另一台所述工控机设备；
[0016]所述分检设备用于根据所述视觉分析结果对产品进行分检。
[0017]在每一个机台的位置都放置一个网关设备替代现有技术中的工控机设备，相比于现有技术中由云端与所有分检设备连接的方式，一台网关设备与一台分检设备连接的方式稳定性更高，网关设备将图像采集设备采集的产品图像通过计算资源管理中心发送给资源池中一台有多余计算资源且可用的工控机设备，在工控机设备对产品图像进行视觉分析后，由网关设备将该视觉分析结果发送给分检设备，以使分检设备根据视觉分析结果进行分检，从而可以对每一个产品图像进行实时的视觉分析，满足实际工业生产的生产节奏和实时性要求；由于网关设备不带GPU，只需比较低配置的CPU、内存和硬盘配置即可满足其通信及存储功能；工控机设备在反馈视觉分析结果给网关设备的同时，还把自身的负载情况
及健康状况一同发送给网关设备，当网关设备判断所连接的工控机设备有异常时，主动切换到另一台有多余计算资源且可用的工控机设备，从而可以使得在没有额外增加通信成本的情况下，保证生产节奏不因工控机设备异常而被打断；采用消费级的若干台工控机设备构成资源池且该资源池在不同机台间共享计算资源，对外提供视觉分析服务，从而可以提高工控机设备的有效利用率，减少设备采购费用，降低视觉质检的硬件成本。
[0018]进一步地，所述网关设备用于接收所述产品图像，通过所述计算资源管理中心将所述产品图像发送给所述资源池中的一台有多余计算资源且可用的工控机设备，包括：
[0019]所述网关设备用于接收所述产品图像，根据所述产品图像生成视觉分析请求，并将所述产品图像及所述视觉分析请求发送给所述计算资源管理中心，以使所述计算资源管理中心接收所述视觉分析请求，并根据所述视觉分析请求从所述资源池中获取一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于计算资源共享的工业视觉检测系统，其特征在于，包括：若干台图像采集设备、若干台网关设备、一计算资源管理中心、一资源池和若干台分检设备，一台所述网关设备分别与一台或多台所述图像采集设备、一台所述分检设备连接，若干台所述网关设备分别与计算资源管理中心连接，所述资源池包括若干台工控机设备；所述计算资源管理中心用于对所述资源池中若干台所述工控机设备的计算资源进行管理；所述图像采集设备用于采集产品图像，并将采集的所述产品图像发送给所述网关设备；所述网关设备用于接收所述产品图像，通过所述计算资源管理中心将所述产品图像发送给所述资源池中的一台有多余计算资源且可用的工控机设备，并与所述工控机设备保持连接，以将后续的所述产品图像直接发送给所述工控机设备；所述工控机设备用于对所述产品图像进行视觉分析，并将视觉分析结果以及自身当前的负载情况和健康状况发送给所连接的所述网关设备；所述网关设备还用于接收所连接的所述工控机设备发送的所述视觉分析结果以及所述当前的负载情况和健康状况，将所述视觉分析结果发送给所述分检设备，并根据所述工控机设备当前的负载情况和健康状况判断所述工控机设备是否异常，若是，则断开与所述工控机设备的连接，在下一次发送产品图像时，通过所述计算资源管理中心将下一次发送的产品图像发送给所述资源池中另一台有多余计算资源且可用的工控机设备，并与另一台所述工控机设备保持连接，以将后续的所述产品图像直接发送给另一台所述工控机设备；所述分检设备用于根据所述视觉分析结果对产品进行分检。2.根据权利要求1所述的一种基于计算资源的工业视觉检测系统，其特征在于，所述网关设备用于接收所述产品图像，通过所述计算资源管理中心将所述产品图像发送给所述资源池中一台有多余计算资源且可用的工控机设备，包括：所述网关设备用于接收所述产品图像，根据所述产品图像生成视觉分析请求发送给所述计算资源管理中心，以使所述计算资源管理中心接收所述视觉分析请求，并根据所述视觉分析请求从所述资源池中获取一台有多余计算资源且可用的工控机设备，生成反馈信息给所述网关设备；所述网关设备还用于根据所述反馈信息将所述产品图像发送给所述有多余计算资源且可用的工控机设备；所述网关设备还用于根据所述工控机设备当前的负载情况和健康状况判断所述工控机设备是否异常，若是，则断开与所述工控机设备的连接，并在下一次发送产品图像时，通过所述计算资源管理中心将下一次发送的产品图像发送给所述资源池中另一台有多余计算资源且可用的工控机设备，包括：所述网关设备还用于根据所述工控机设备当前的负载情况和健康状况判断所述工控机设备是否异常；若是，则断开与所述工控机设备的连接，在下一次发送产品图像时生成切换请求，并将所述切换请求发送给所述计算资源管理中心，以使所述计算资源管理中心接收所述切换请求，根据所述切换请求从所述资源池中重新获取一台有多余计算资源且可用的工控机设备，并生成新的反馈信息给所述网关设备；
所述网关设备还用于根据所述新的反馈信息将下一次发送的产品图像发送给所述有多余计算资源且可用的工控机设备。3.根据权利要求1所述的一种基于计算资源的工业视觉检测系统，其特征在于，所述网关设备用于接收所述产品图像，通过所述计算资源管理中心将所述产品图像发送给所述资源池中的一台有多余计算资源且可用的工控机设备，包括：所述网关设备用于接收所述产品图像，根据所述产品图像生成视觉分析请求，并将所述产品图像及所述视觉分析请求发送给所述计算资源管理中心，以使所述计算资源管理中心接收所述视觉分析请求，并根据所述视觉分析请求从所述资源池中获取一台有多余计算资源且可用的工控机设备，生成反馈信息，并将所述产品图像发送给所述有多余计算资源且可用的工...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国志，刘鹤辉，滕华，王黎明，
申请(专利权)人：南京认知物联网研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：