在工業(yè)領(lǐng)域，實(shí)時(shí)性是智能制造的“神經(jīng)中樞”——毫秒級(jí)的生產(chǎn)監(jiān)控、微秒級(jí)的設(shè)備響應(yīng)，直接決定著效率與品質(zhì)的天花板。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中，實(shí)時(shí)通信協(xié)議讓機(jī)器與傳感器無縫協(xié)同；實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（如RTOS）將響應(yīng)延遲壓縮至微秒級(jí)，支撐高精度機(jī)器人協(xié)作與數(shù)字孿生應(yīng)用。而更關(guān)鍵的是，當(dāng)“視覺感知”與“控制執(zhí)行”在硬件層面深度融合，工業(yè)系統(tǒng)才真正擁有了“感知-決策-執(zhí)行”的閉環(huán)能力，推動(dòng)生產(chǎn)精度與智能化水平躍升。

但這并非易事：視覺與實(shí)時(shí)控制需在同一硬件環(huán)境中運(yùn)行，既考驗(yàn)計(jì)算性能，更依賴硬實(shí)時(shí)（微秒級(jí)無延遲）的底層支撐；傳統(tǒng)Windows系統(tǒng)雖占據(jù)主流開發(fā)環(huán)境，卻缺乏原生實(shí)時(shí)能力，需額外技術(shù)實(shí)現(xiàn)任務(wù)隔離與干擾屏蔽。

破解“視覺+控制”難題：Kithara實(shí)時(shí)工具套件的硬核支撐

德國(guó)Kithara公司的實(shí)時(shí)工具套件，正是為這一場(chǎng)景量身打造的高性能解決方案。它基于Windows實(shí)時(shí)擴(kuò)展技術(shù)，在標(biāo)準(zhǔn)PC硬件上實(shí)現(xiàn)微秒級(jí)硬實(shí)時(shí)性能，開發(fā)者無需更換系統(tǒng)，即可在同一設(shè)備上同時(shí)部署視覺應(yīng)用與實(shí)時(shí)控制任務(wù)，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵負(fù)載的高效整合，充分釋放x86平臺(tái)算力。

架構(gòu)級(jí)隔離：Windows與實(shí)時(shí)任務(wù)互不干擾

Kithara通過CPU核心隔離技術(shù)，將實(shí)時(shí)任務(wù)嚴(yán)格分配到獨(dú)立CPU核運(yùn)行，從硬件底層切斷資源競(jìng)爭(zhēng)——Windows管理剩余核心保障日常操作流暢性，實(shí)時(shí)核專注高精度控制指令，兩者各司其職。

軟件兼容性：延續(xù)Windows開發(fā)友好性

Kithara保持Windows原生編程框架，提供專屬API，開發(fā)者可直接在Visual Studio中完成實(shí)時(shí)任務(wù)開發(fā)。其將實(shí)時(shí)系統(tǒng)以設(shè)備驅(qū)動(dòng)形式運(yùn)行，把用戶代碼中的實(shí)時(shí)需求段導(dǎo)出為動(dòng)態(tài)鏈接庫（DLL），在RTOS實(shí)時(shí)環(huán)境中加載執(zhí)行，兼顧開發(fā)便利性與系統(tǒng)可靠性。

英特爾平臺(tái)加持：從芯片級(jí)優(yōu)化到全鏈路性能釋放

英特爾在工控領(lǐng)域通過其高性能、高可靠性的硬件技術(shù)為工業(yè)自動(dòng)化和邊緣計(jì)算提供了關(guān)鍵支持。其x86架構(gòu)的工業(yè)級(jí)處理器（如Intel Core?、Xeon?及Atom?系列）為工控機(jī)、PLC和工業(yè)網(wǎng)關(guān)提供了強(qiáng)大的計(jì)算能力，同時(shí)支持實(shí)時(shí)性擴(kuò)展（如Time Coordinated Computing）。在計(jì)算能力方面，英特爾通過集成核顯及AI加速指令集（如AVX-512、AMX）助力機(jī)器視覺與邊緣智能。新一代的英特爾處理器還集成了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算單元（NPU）進(jìn)一步提升AI推理能力，幫助用戶在邊緣端部署AI模型。在實(shí)時(shí)性擴(kuò)展方面，英特爾在傳統(tǒng)實(shí)時(shí)性擴(kuò)展的基礎(chǔ)上增加了硬件調(diào)頻功能，可按核對(duì)處理器的運(yùn)行頻率進(jìn)行調(diào)整，用戶通過硬件調(diào)頻功能可在提高實(shí)時(shí)核實(shí)時(shí)性能的同時(shí)盡可能充分利用非實(shí)時(shí)核的計(jì)算性能，達(dá)到對(duì)硬件性能的最大化利用。

Kithara實(shí)時(shí)工具套件可完美適配各型號(hào)的英特爾硬件平臺(tái)?；谟⑻貭柶脚_(tái)的Kithara工業(yè)負(fù)載整合解決方案如下圖所示。

實(shí)戰(zhàn)案例：固晶機(jī)的“視控一體”升級(jí)之路

以半導(dǎo)體封裝關(guān)鍵設(shè)備——固晶機(jī)（Die Bonder）為例，其需在高速生產(chǎn)節(jié)拍（單頭30k/h，約1秒8-9個(gè)芯片貼裝）中，同步完成多伺服電機(jī)控制與視覺定位，最終邦定精度要求達(dá)到1mil（0.0254mm），不良率低于萬分之三。這對(duì)實(shí)時(shí)性與控制精度提出了極限挑戰(zhàn)。

基于英特爾平臺(tái)的Kithara方案給出答案：以第12代英特爾? 酷睿? 處理器為例，通過隔離2個(gè)實(shí)時(shí)核（1核專控運(yùn)動(dòng)指令，1核處理視覺采集與圖像處理），剩余核心由Windows管理非實(shí)時(shí)任務(wù)，配合四大核心技術(shù)模塊，完美滿足需求：

 ● 實(shí)時(shí)EtherCAT主站：基于優(yōu)先級(jí)驅(qū)動(dòng)的多任務(wù)系統(tǒng)，支持多核并行任務(wù)分配，在英特爾硬件上實(shí)現(xiàn)50μs甚至更短的主站周期，確保電機(jī)控制指令的極致同步；

 ● 實(shí)時(shí)機(jī)器視覺：實(shí)時(shí)核直接捕獲GigE Vision/USB3 Vision相機(jī)數(shù)據(jù)，檢測(cè)與管理功能均在同一周期內(nèi)完成（抖動(dòng)僅微秒級(jí)），圖像響應(yīng)觸發(fā)即時(shí)控制，杜絕延遲；

 ● 實(shí)時(shí)任務(wù)模塊：提供微秒級(jí)精度的計(jì)時(shí)器與優(yōu)先級(jí)調(diào)度系統(tǒng)（啟動(dòng)精度0.1μs，頻率20kHz+），精準(zhǔn)協(xié)調(diào)多任務(wù)執(zhí)行順序。

 ● 實(shí)時(shí)/非實(shí)時(shí)通信：通過共享內(nèi)存?zhèn)鬟f視覺識(shí)別結(jié)果至控制任務(wù)，指令收發(fā)、參數(shù)配置等通過消息管道隔離，確保整體實(shí)時(shí)性不受干擾。

實(shí)時(shí)視覺可實(shí)現(xiàn)飛拍解決方案。目前固晶機(jī)的視覺方案多采用非實(shí)時(shí)視覺方案，送料工作臺(tái)在一個(gè)工作循環(huán)中需停止拍攝，根據(jù)視覺結(jié)果再校正運(yùn)動(dòng)最終位置，工作臺(tái)兩次加減速且視覺識(shí)別計(jì)算時(shí)間與工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)時(shí)間是串行疊加的；而采用實(shí)時(shí)視覺飛拍方案，視覺在工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)中動(dòng)態(tài)拍攝，由于基于同一時(shí)鐘，運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)核可同步鎖定工作臺(tái)的電機(jī)位置，根據(jù)視覺識(shí)別的結(jié)果與電機(jī)位置可獲得位置誤差直接補(bǔ)償至運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)，在一個(gè)工作循環(huán)中只需要一次加減速，視覺識(shí)別計(jì)算時(shí)間可與工作臺(tái)移動(dòng)時(shí)間并行重疊，可解決系統(tǒng)頻繁加減速帶來沖擊振動(dòng)，進(jìn)一步提高生產(chǎn)節(jié)拍。

KRmotion是基于Kithara Real-Time Suite的軟運(yùn)動(dòng)控制器，在其基礎(chǔ)上二次開發(fā)了邏輯控制、運(yùn)動(dòng)控制等功能，降低開發(fā)者的開發(fā)難度和縮短開發(fā)周期

實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)說話，工業(yè)級(jí)可靠有保障

在英特爾平臺(tái)上，Kithara實(shí)時(shí)工具套件具備良好的實(shí)時(shí)性能。本文在英特爾? 處理器 N97和英特爾? 酷睿? Ultra 7 處理器 165H 兩個(gè)平臺(tái)上分別對(duì)Kithara實(shí)時(shí)工具套件執(zhí)行實(shí)時(shí)任務(wù)的抖動(dòng)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試時(shí)間為24小時(shí)，結(jié)果如下：

英特爾與 Kithara 的聯(lián)合方案，以“硬件強(qiáng)支撐 + 軟件巧調(diào)度”破解工業(yè)實(shí)時(shí)性難題，讓 Windows 環(huán)境下的“視覺 + 控制”實(shí)現(xiàn)微秒級(jí)響應(yīng)。從精密制造到工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，它正成為企業(yè)提升生產(chǎn)精度與效率的核心引擎。

*案例和測(cè)試數(shù)據(jù)由易碼智能提供

山東易碼智能科技股份有限公司（簡(jiǎn)稱“易碼智能”），專注于為客戶提供運(yùn)動(dòng)控制、視覺檢測(cè)開發(fā)平臺(tái)，已為多個(gè)行業(yè)提供了視覺運(yùn)動(dòng)一體化解決方案，是德國(guó) Kithara 公司在國(guó)內(nèi)的指定戰(zhàn)略合作伙伴，負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)拓展套件 KRTS（Kithara Real-Time Suite）在國(guó)內(nèi)的推廣應(yīng)用和銷售服務(wù)。