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对于需要零故障和误差的自动充填和包装生产线而言，先进的图像处理系统正成为越来越不可或缺的部分。系统中使用的嵌入式计算机技术需要在恶劣环境中提供最佳的价格、高可靠性的实时性能。为满足这些需求，领先全球的自动化充填生产线和控制系统设计者与供货商Kontron(控创科技)已经开发出一款具有高度灵活性图像处理系统的可客制化3U CompactPCI（紧凑型PCI，也称cPCI）中央处理器板卡。
总部位于德国特劳普林的Krones公司是完整提供充填和包装加工生产线的市场领导厂商。这家公司为饮料制造和食品包装行业以及化工、制药和化妆品工业等设计、开发、制造以及安装客制化的充填产线。现代的加工生产线越来越不可或缺的部分是图像处理系统，这一系统被用于各个阶段的生产和充填过程的质量控制，例如：清洗后检查容器的内部和外部质量，充填完成后检查装载量和密封状况，以及在贴上标签之后检查每一个卷标位置和最佳使用日期。根据生产线各阶段的不同需求，一条典型的充填生产线可能至少需要20个不同的照相系统，且每个系统运行不同的软件应用。
一个具成本效益的系统适于所有应用
以大量的照相系统运行在不同行业的各种生产线中， Krones面临的挑战就是开发出一种具有成本效益的系统，此系统要易于整合、安装、维护，而且还要有广泛的适应性。可靠性也是关键性问题，系统需要运行在每星期7天、每天24小时的严苛操作条件之下，而且还要承受来自传送带和其他机械设备的强烈震动。为满足这些需求，Krones开发出了通用的应用系统——具有中央服务器和分布式图像处理器单元的可客制化CP306 CompactPCI中央处理器板卡。CompactPCI板卡提供了切合需求的性价比和具备长期有效性的高利用性。
自有的强固设计
在各种行业的高速生产线中，CompactPCI是那些要求苛刻操作条件应用的自然选择。强固的连接器，金属导向和金属前模板牢牢地将CPU板固定在照相系统机箱内部。以散热片直接固定在板卡上的无风扇设计和CPU、内存直接焊接在板上的设计，提供了自有的抗震和抗冲击能力。此外，CompactPCI 连接器提供最佳防潮保护，在某些情况下，充填设备中会发现到空气侵蚀剂。
“白板(Blank slate)”概念提供灵活且具成本效益系统设计
为保持最低生产和维护成本，Krones提出了新颖的“白板”概念，这一概念使得图形处理单元具有相同的硬件架构从而配置到各种不同的应用中。Krones检验和控制系统是由一个中央服务器经由快速以太网络连接到许多位于生产线各环节的分布式图形处理系统所组成。每一个图形处理系统由4个数字相机（取决于应用），相对应数量的图像采集(frame grabber)卡以及一片客制化Kontron CP306 CompactPCI CPU板卡所组成。来自照相机的信息经过预处理之后，图像采集设备转换成未压缩的图形数据（也可以是简单的黑白位图，灰阶图像或者RGB图像，取决于应用）经由主板的CPCI连接器输送到Kontron的CP306。由Krones写的图像处理软件在Linux操作系统下的CP306板卡上运行并加以决定，例如，无论容器是干净或是被污染，或者无论充填位准是否在指定限制内，都取决于指派的任务。结果（正常或者故障）传回图像采集设备并经由以太网传至负责高阶控制加工生产线的中央服务器。
在收到所需图像处理任务的应用软件和参数后，中央服务器经由以太网络引导启动Kontron CP306板卡。这种系统概念使Krones检测可控制系统非常灵活且具成本效益。单独的图像处理系统就像一块白板，准备执行任何所需的图像处理任务。它们因此不受应用约束并可执行生产线不同环节的各种不同的检测任务。这点大幅地节省了时间并降低成本。例如，一个用于读取卷标的图像处理系统，可以快速而低成本地卸下并被整合到较早的生产加工阶段，从而执行一个完全不同的图像处理任务。此外，白板概念简化了图像处理系统的配置，因为无需为个别应用进行专门配置。Krones仅需恰当数量的照相系统、图形采集设备和Kontron CP306 CPU 板卡即装配好系统。这使得Krones每年可用最少的综合成本有效地制造大批系统，不管它们用于计量、表面检测、文本检测、条形码读取、文本阅读、打印和药量控制或者其他分析行为。同样可以确认的是，因为无需供应某种特定应用规格的置换设备，所以在发生故障事件的时候，可用于置换的备用系统总是可以在近处找到。
成本优化的客制化设计
另一项节省成本的关键因素是Kontron提供客制化版本CP306 CPU板卡的能力。Kontron的硬件工程师团队每年为Krones的解决方案供应大批客制化板卡，以此来简化仅有的应用需求组件数量。CP306经由中央服务器引导启动，所以无需电池，频率缓冲器，Compact Flash或者硬盘机等。不需要的接口也已被省去——每个系统包括一个特别设计的Kontron CP306 CPCI 板卡，这个板卡仅有一个用于与中央服务器通信的以太网接口和4组视频采集卡CompactPCI插槽。Kontron的软件工程师也开发出兼容Etherboot 3.6规范的专用BIOS。结果就是：为Krones配置的通用应用客制设计，系统进一步瘦身和成本优化。
“寻找一家能提供工程支持的原厂来供应最佳价格的CPU板卡可最大限度地降低成本和组件数量，这对我们来说非常重要” ，Krones采购经理Andreas bergers解释说，“客制化的Kontron CP306板不仅提供准确的性价比，而且还使我们为客户提供强壮、可靠的系统，尤其是哪些对价格敏感的解决方案。”
实时性能
稳定的实时操作同样是关键问题。图形处理需要与生产线同步进行。图形检测系统检测到的所有没加工完全的容器作为失败品移出生产线，这将导致较高成本。Kontron CP306接收视频采集卡送来的未经压缩的图像帧。画面重复频率通常在20Hz～40Hz之间，如果应用确实需要，频率可达100Hz。当视频采集运行速度为100Hz（一个容器一幅图像）时，Kontron CP306板有处理多达每小时360000个容器的惊人能力。这种水平实际生产线从来没达到过。所有应用运行在100Hz需要每容器1张以上的数字图像，平均产能在60000～120000个容器之间。
CP306可轻松处理PCI总线上平均数据60MB/s的数据传输率。峰值负载可达80MB/s。所需的处理器性能由Kontron CP306板卡提供，或者是Intel Celeron M 1.8GHz处理器或者是Intel Pentium M 1.8GHz处理器，这都取决于应用。（对于更强处理器性能的需求，Kontron 3U CPCI版能够提供最新的Intel双核处理-见sidebar）。为实现易于整合和部署的灵活性，使用两种不同版本的优化性价比系统同时还要保持高度的标准化。结果就是，一种高度灵活、强固、低维护成本且高性能的系统正在全世界各地的充填线中运转。
Kontron CP307-64: 具有高阶64位性能的3U CompactPCI CPU
除了Kontron CP306板提供强化且成本划算的Intel Pentium M 处理器性能之外，一些应用所需的更强劲处理能力将透过Kontron CP307和CP307-64板卡来获得，CP307系列为3U CompactPCI CPU板提供双核性能。CP307-64使用Intel CoreTM 2 Duo 处理器，是性能最强的版本。整合了Intel 行动版945GM芯片组和ICH7-R南桥，Kontron CP307-64架构在3U这个外型尺寸上提供了前所未有的每瓦特性能。它具有广泛的板载功能，包括可选的Intel低电压版1.5GHz L7400处理器或2.16GHz Intel T7400处理器；667MHz前端总线；一个DDR2-SDRAM 667Mhz的主存，容量可扩展到4GB；10.6Gbit资料吞吐量；扩展的通信接口。此外，还有2个千兆以太网接口，6个USB2.0接口，4个SATA-300界面，CF插槽。作为完整的CPU架构，PCI-Express总线为以太网信道提供了更高的网络带宽。整合图形加速的移动945GM芯片可为VGA和DVI提供优秀的2D，3D图形性能，并提供双电压操作。
Kontron CP307-64提供单插槽（4HP）和双插槽（8HP）选项，后者提供额外的传统接口支持，即LPC，COM,DVI和2.5英寸SATA接口支持。Kontron CP307-64的后置改进型I/O接口具有合适的后置模块，为布线和接口连接转移到后面的系统提供亲和服务的系统结构。
Kontron CP307-64适用于广泛计算密集型嵌入式应用的系统。由于具有焊接的处理器和高达2GB的板载内存，Kontron CP307-64可在苛刻环境下使用，诸如装配线、航空、铁路和港口，移动测试工作台和测量装置。在小尺寸结构中提供如此出众的处理器性能，Kontron CP307-64也同样适用于高性能的要求、图像处理和数据收集系统。
Kontron客制化设计服务
越来越多的OEM制造商正在转向谁可以供应不仅是范围广泛的标准板卡，但更重要的是，最快的上市时间和降低成本，额外的客制化设计和制造服务。Kontron已经提供了最新一系列处理器技术—特别是经过验证的多样化嵌入式平台和多种外型尺寸，并在嵌入式计算行业拥有最广泛的各种尺寸阵容。此外，Kontron是世界领先的供货商，是确保长期合作的要素。除了提供高质量的嵌入式计算技术，Kontron还提供全方位的增值设计服务，从客制化设计板和嵌入式平台到完成系统客制外壳，并在马来西亚有自己的生产设施能提供大批量生产。有近900位高水平的硬件和软件工程师分布在世界各地， Kontron拥有一个嵌入式行业最大规模的工程队伍，从事标准研发、客制板卡、系统和软件工程开发。这使得Kontron不仅是主板和平台解决方案的供货商，而且是那些嵌入式计算机技术客制化设计客户的设计和制造合作伙伴，以不同的解决方案来帮助OEM厂商，并率先以此技术应用于工业、交通、医疗、信息、能源、通信和军事、航空等各个领域。从中级到高级规模项目利用客制化设计服务, 证明Krones客制化板卡可有效节省成本。
总部位于德国特劳普林的Krones公司是完整提供充填和包装加工生产线的市场领导厂商。这家公司为饮料制造和食品包装行业以及化工、制药和化妆品工业等设计、开发、制造以及安装客制化的充填产线。现代的加工生产线越来越不可或缺的部分是图像处理系统，这一系统被用于各个阶段的生产和充填过程的质量控制，例如：清洗后检查容器的内部和外部质量，充填完成后检查装载量和密封状况，以及在贴上标签之后检查每一个卷标位置和最佳使用日期。根据生产线各阶段的不同需求，一条典型的充填生产线可能至少需要20个不同的照相系统，且每个系统运行不同的软件应用。
一个具成本效益的系统适于所有应用
以大量的照相系统运行在不同行业的各种生产线中， Krones面临的挑战就是开发出一种具有成本效益的系统，此系统要易于整合、安装、维护，而且还要有广泛的适应性。可靠性也是关键性问题，系统需要运行在每星期7天、每天24小时的严苛操作条件之下，而且还要承受来自传送带和其他机械设备的强烈震动。为满足这些需求，Krones开发出了通用的应用系统——具有中央服务器和分布式图像处理器单元的可客制化CP306 CompactPCI中央处理器板卡。CompactPCI板卡提供了切合需求的性价比和具备长期有效性的高利用性。
自有的强固设计
在各种行业的高速生产线中，CompactPCI是那些要求苛刻操作条件应用的自然选择。强固的连接器，金属导向和金属前模板牢牢地将CPU板固定在照相系统机箱内部。以散热片直接固定在板卡上的无风扇设计和CPU、内存直接焊接在板上的设计，提供了自有的抗震和抗冲击能力。此外，CompactPCI 连接器提供最佳防潮保护，在某些情况下，充填设备中会发现到空气侵蚀剂。
“白板(Blank slate)”概念提供灵活且具成本效益系统设计
为保持最低生产和维护成本，Krones提出了新颖的“白板”概念，这一概念使得图形处理单元具有相同的硬件架构从而配置到各种不同的应用中。Krones检验和控制系统是由一个中央服务器经由快速以太网络连接到许多位于生产线各环节的分布式图形处理系统所组成。每一个图形处理系统由4个数字相机（取决于应用），相对应数量的图像采集(frame grabber)卡以及一片客制化Kontron CP306 CompactPCI CPU板卡所组成。来自照相机的信息经过预处理之后，图像采集设备转换成未压缩的图形数据（也可以是简单的黑白位图，灰阶图像或者RGB图像，取决于应用）经由主板的CPCI连接器输送到Kontron的CP306。由Krones写的图像处理软件在Linux操作系统下的CP306板卡上运行并加以决定，例如，无论容器是干净或是被污染，或者无论充填位准是否在指定限制内，都取决于指派的任务。结果（正常或者故障）传回图像采集设备并经由以太网传至负责高阶控制加工生产线的中央服务器。
在收到所需图像处理任务的应用软件和参数后，中央服务器经由以太网络引导启动Kontron CP306板卡。这种系统概念使Krones检测可控制系统非常灵活且具成本效益。单独的图像处理系统就像一块白板，准备执行任何所需的图像处理任务。它们因此不受应用约束并可执行生产线不同环节的各种不同的检测任务。这点大幅地节省了时间并降低成本。例如，一个用于读取卷标的图像处理系统，可以快速而低成本地卸下并被整合到较早的生产加工阶段，从而执行一个完全不同的图像处理任务。此外，白板概念简化了图像处理系统的配置，因为无需为个别应用进行专门配置。Krones仅需恰当数量的照相系统、图形采集设备和Kontron CP306 CPU 板卡即装配好系统。这使得Krones每年可用最少的综合成本有效地制造大批系统，不管它们用于计量、表面检测、文本检测、条形码读取、文本阅读、打印和药量控制或者其他分析行为。同样可以确认的是，因为无需供应某种特定应用规格的置换设备，所以在发生故障事件的时候，可用于置换的备用系统总是可以在近处找到。
成本优化的客制化设计
另一项节省成本的关键因素是Kontron提供客制化版本CP306 CPU板卡的能力。Kontron的硬件工程师团队每年为Krones的解决方案供应大批客制化板卡，以此来简化仅有的应用需求组件数量。CP306经由中央服务器引导启动，所以无需电池，频率缓冲器，Compact Flash或者硬盘机等。不需要的接口也已被省去——每个系统包括一个特别设计的Kontron CP306 CPCI 板卡，这个板卡仅有一个用于与中央服务器通信的以太网接口和4组视频采集卡CompactPCI插槽。Kontron的软件工程师也开发出兼容Etherboot 3.6规范的专用BIOS。结果就是：为Krones配置的通用应用客制设计，系统进一步瘦身和成本优化。
“寻找一家能提供工程支持的原厂来供应最佳价格的CPU板卡可最大限度地降低成本和组件数量，这对我们来说非常重要” ，Krones采购经理Andreas bergers解释说，“客制化的Kontron CP306板不仅提供准确的性价比，而且还使我们为客户提供强壮、可靠的系统，尤其是哪些对价格敏感的解决方案。”
实时性能
稳定的实时操作同样是关键问题。图形处理需要与生产线同步进行。图形检测系统检测到的所有没加工完全的容器作为失败品移出生产线，这将导致较高成本。Kontron CP306接收视频采集卡送来的未经压缩的图像帧。画面重复频率通常在20Hz～40Hz之间，如果应用确实需要，频率可达100Hz。当视频采集运行速度为100Hz（一个容器一幅图像）时，Kontron CP306板有处理多达每小时360000个容器的惊人能力。这种水平实际生产线从来没达到过。所有应用运行在100Hz需要每容器1张以上的数字图像，平均产能在60000～120000个容器之间。
CP306可轻松处理PCI总线上平均数据60MB/s的数据传输率。峰值负载可达80MB/s。所需的处理器性能由Kontron CP306板卡提供，或者是Intel Celeron M 1.8GHz处理器或者是Intel Pentium M 1.8GHz处理器，这都取决于应用。（对于更强处理器性能的需求，Kontron 3U CPCI版能够提供最新的Intel双核处理-见sidebar）。为实现易于整合和部署的灵活性，使用两种不同版本的优化性价比系统同时还要保持高度的标准化。结果就是，一种高度灵活、强固、低维护成本且高性能的系统正在全世界各地的充填线中运转。
Kontron CP307-64: 具有高阶64位性能的3U CompactPCI CPU
除了Kontron CP306板提供强化且成本划算的Intel Pentium M 处理器性能之外，一些应用所需的更强劲处理能力将透过Kontron CP307和CP307-64板卡来获得，CP307系列为3U CompactPCI CPU板提供双核性能。CP307-64使用Intel CoreTM 2 Duo 处理器，是性能最强的版本。整合了Intel 行动版945GM芯片组和ICH7-R南桥，Kontron CP307-64架构在3U这个外型尺寸上提供了前所未有的每瓦特性能。它具有广泛的板载功能，包括可选的Intel低电压版1.5GHz L7400处理器或2.16GHz Intel T7400处理器；667MHz前端总线；一个DDR2-SDRAM 667Mhz的主存，容量可扩展到4GB；10.6Gbit资料吞吐量；扩展的通信接口。此外，还有2个千兆以太网接口，6个USB2.0接口，4个SATA-300界面，CF插槽。作为完整的CPU架构，PCI-Express总线为以太网信道提供了更高的网络带宽。整合图形加速的移动945GM芯片可为VGA和DVI提供优秀的2D，3D图形性能，并提供双电压操作。
Kontron CP307-64提供单插槽（4HP）和双插槽（8HP）选项，后者提供额外的传统接口支持，即LPC，COM,DVI和2.5英寸SATA接口支持。Kontron CP307-64的后置改进型I/O接口具有合适的后置模块，为布线和接口连接转移到后面的系统提供亲和服务的系统结构。
Kontron CP307-64适用于广泛计算密集型嵌入式应用的系统。由于具有焊接的处理器和高达2GB的板载内存，Kontron CP307-64可在苛刻环境下使用，诸如装配线、航空、铁路和港口，移动测试工作台和测量装置。在小尺寸结构中提供如此出众的处理器性能，Kontron CP307-64也同样适用于高性能的要求、图像处理和数据收集系统。
Kontron客制化设计服务
越来越多的OEM制造商正在转向谁可以供应不仅是范围广泛的标准板卡，但更重要的是，最快的上市时间和降低成本，额外的客制化设计和制造服务。Kontron已经提供了最新一系列处理器技术—特别是经过验证的多样化嵌入式平台和多种外型尺寸，并在嵌入式计算行业拥有最广泛的各种尺寸阵容。此外，Kontron是世界领先的供货商，是确保长期合作的要素。除了提供高质量的嵌入式计算技术，Kontron还提供全方位的增值设计服务，从客制化设计板和嵌入式平台到完成系统客制外壳，并在马来西亚有自己的生产设施能提供大批量生产。有近900位高水平的硬件和软件工程师分布在世界各地， Kontron拥有一个嵌入式行业最大规模的工程队伍，从事标准研发、客制板卡、系统和软件工程开发。这使得Kontron不仅是主板和平台解决方案的供货商，而且是那些嵌入式计算机技术客制化设计客户的设计和制造合作伙伴，以不同的解决方案来帮助OEM厂商，并率先以此技术应用于工业、交通、医疗、信息、能源、通信和军事、航空等各个领域。从中级到高级规模项目利用客制化设计服务, 证明Krones客制化板卡可有效节省成本。