一种非集中递归式动态负载均衡计算架构制造技术

本发明专利技术公开了一种非集中递归式动态负载均衡计算架构，包括一台KVM切换器、一台交换机和多台工控机；KVM切换器、交换机和多台工控机，安装在中空的集群机柜里面；集群机柜的外部，安装有多部工业相机；KVM切换器，分别与多台工控机相连接，用于输入用户的控制指令，并转发给工控机执行。交换机，分别与多台工控机和多部工业相机相连接，实现数据通信；每部工业相机，用于将其拍摄采集的产品图像，通过交换机发送给工控机进行图像分析处理；对于每个工控机，分别作为局域网上的一个工控机节点。本发明专利技术能够实现多部工控机之间计算任务的依次溢出，弹性地分配计算任务，在保障计算任务高效并发完成的基础上，形成明确的资源需求边界。界。界。

【技术实现步骤摘要】
一种非集中递归式动态负载均衡计算架构


[0001]本专利技术涉及云计算、计算机软件、集群计算和图像处理等
，特别是涉及一种非集中递归式动态负载均衡计算架构。

技术介绍

[0002]计算机图像处理算法、数据分析、特征提取与分类，在机器视觉领域具有重要意义。随着工业生产技术的快速进步，大规模流水线的生产方式非常普遍。
[0003]目前，平面玻璃产线上的磨边流程，由于玻璃本身质地硬、脆，以及磨边机上安装的磨轮磨损情况，易于导致产品打磨破损。由于玻璃产线上玻璃产品种类繁多，破损种类也多种多样。为此，研制机器视觉检测设备并安装至平面玻璃产线上，利用图像处理算法研发对玻璃加工产线进行质量监督检测的技术，能够极大地提升产品的品控级别。
[0004]参见图1所示，对于平面玻璃产线上的产品，具体的产品检测流程如下：
[0005]首先，通过光电识别，识别平面玻璃生产线上的产品是否传输到检测位置；
[0006]接着，取像阶段。由主控机通知相机取像，高速连续抓取图像至计算机内，组成图像分析任务池。
[0007]然后，任务分配阶段。将任务池中的任务分配给计算节点进行计算(即图像分析处理)。
[0008]然后，由多计算节点收集多组计算任务的执行结果，得出最终分析结果，然后将最终分析结果输出给下料设备，由下料设备对不符合质量要求的产品进行下料。
[0009]基于以上产品检测流程可知，在产品检测过程中，计算任务主要是图像分析处理任务。但是，由于平面玻璃产线的生产速度频繁变化，现有技术采用的并行计算集群的计算架构，经常发生计算资源不足或浪费的现象，即存在动态负载不均衡的问题。
[0010]另外，在现有的基于整体同步并行计算模型(BSP)模型构建的并行集群架构中，所有参与计算的计算节点都参与工作，无法明显显示当前计算资源必要的最小架构体量。
[0011]此外，对于现有的计算任务处理，由于采用随机存取并行计算模型(PRAM)模型构建的共享存储结构，其中的共享存储空间及其读写设计直接决定计算模型的效率。对于计算数据量较大并需要频繁IO任务池的计算架构，并不恰当。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种非集中递归式动态负载均衡计算架构。
[0013]为此，本专利技术提供了一种非集中递归式动态负载均衡计算架构，其特征在于，包括一台KVM切换器、一台交换机和多台工控机；
[0014]所述KVM切换器、交换机和多台工控机，安装在中空的集群机柜里面；
[0015]集群机柜的外部，安装有多部工业相机；
[0016]其中，KVM切换器，分别与多台工控机相连接，用于输入用户的控制指令，并转发给
工控机执行；
[0017]其中，交换机，分别与多台工控机和多部工业相机相连接，实现数据通信；
[0018]每部工业相机，用于将其拍摄采集的产品图像，通过交换机发送给工控机进行图像分析处理；
[0019]对于每个工控机，分别作为局域网上的一个工控机节点；
[0020]该局域网，包括交换机以及与交换机相连接的多台工控机。
[0021]优选地，交换机的下方，还安装有电源插排；
[0022]该电源插排分别与KVM切换器、交换机和工控机的电源线插头相连接，用于通过连接外部交流电源，为这些设备提供工作用电。
[0023]优选地，多台工控机，位于KVM切换器和交换机之间的位置。
[0024]优选地，对于每个工控机节点，实时统计本工控机节点内的剩余计算任务个数以及计算任务完成后收集的计算结果个数；
[0025]当本工控机节点内剩余计算任务个数清零，并且计算任务完成后收集的计算结果个数与计算处理任务总数相等时，合成本工控机节点的计算任务总数。
[0026]优选地，当非集中递归式动态负载均衡计算架构用于产品检测时，具体包括以下的检测步骤：
[0027]第一步，由取像机构中的工业相机，对产线上的产品进行连续取像，然后输送图像给首部工控机节点，由首部管理节点构造图像分析初始任务池；
[0028]其中，首部工控机节点，是用于连接取像机构中全部工业相机的工控机；
[0029]第二步，首部工控机节点，作为管理节点，向下一位的工控机节点递进分配计算任务，以及作为计算节点，对图像分析初始任务池中的图像进行图像分析处理，即执行本机的计算任务；
[0030]第三步，对于计算架构内的任意一个工控机节点，当该工控机节点的任务池不为空时，实时判定本工控机节点的计算任务负载是否过高，如果过高，则向下一位的工控机节点进行计算任务的递进分配，并且执行未递进分配的剩余计算任务，以及将本工控机节点执行计算任务后的计算结果发送给上一位的工控机节点或者外部产线上的预设设备。
[0031]优选地，在第三步中，判定本工控机节点的计算任务负载过高，具体的判定算法如下：
[0032](RCost>75)&&(剩余计算任务个数n*预设的计算周期T>实时性要求t)；
[0033]其中，&&是逻辑与；
[0034]其中，RCost是工控机节点的计算任务负载；
[0035]其中，实时性要求时间t，小于或等于Tmax；
[0036]Tmax的获取方式为：以一个需要检测的产品刚进入检测工位时开始计时，至下一个需要检测的产品进入检测工位位置时结束计时，测量得出对一个产品完成检测所要求达到的时长Tmax。
[0037]优选地，实时性要求时间t＝Tmax/1.2。
[0038]优选地，工业相机，具体为水平和垂直基准分辨率分别是1920像素点和1200像素点的面阵相机；
[0039]对于该水平和垂直基准分辨率分别是1920像素点和1200像素点的面阵相机，预设
的计算周期T
初始
设定为100ms；
[0040]一、当面阵相机的目标宽度或目标高度提高X倍，X为提高倍率，X>0，并且检测精确度保持不变，工业相机的取像分辨率将根据取像宽度或高度的提高倍率进行同倍率调整，此时，若X≥1，则每个工控机节点对应的预设的计算周期为Tx＝T
初始
*X；若0<X<1，则取Tx为100ms；
[0041]对应地，此时该Tx作为在第三步中工控机节点的计算任务负载过高的判定算法，所采用的预设的计算周期T的取值；
[0042]二、当面阵相机的缺陷半径缩小Y倍，即检测精度提高Y倍，Y>0，Y为提高倍率，此时，若Y≥1，则每个工控机节点对应的预设的计算周期为Ty＝T
初始
*Y2；若0<Y<1，则取Ty为100ms；
[0043]对应地，此时该Ty作为在第三步中工控机节点的计算任务负载过高的判定算法，最终所采用的预设的计算本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非集中递归式动态负载均衡计算架构，其特征在于，包括一台KVM切换器(2)、一台交换机(3)和多台工控机(4)；所述KVM切换器(2)、交换机(3)和多台工控机(4)，安装在中空的集群机柜(1)里面；集群机柜(1)的外部，安装有多部工业相机；其中，KVM切换器(2)，分别与多台工控机(4)相连接，用于输入用户的控制指令，并转发给工控机(4)执行；其中，交换机(3)，分别与多台工控机(4)和多部工业相机相连接，实现数据通信；每部工业相机，用于将其拍摄采集的产品图像，通过交换机(3)发送给工控机(4)进行图像分析处理；对于每个工控机，分别作为局域网上的一个工控机节点；该局域网，包括交换机(3)以及与交换机(3)相连接的多台工控机(4)。2.如权利要求1所述的非集中递归式动态负载均衡计算架构，其特征在于，交换机(3)的下方，还安装有电源插排(5)；该电源插排(5)分别与KVM切换器(2)、交换机(3)和工控机(4)的电源线插头相连接，用于通过连接外部交流电源，为这些设备提供工作用电。3.如权利要求1所述的非集中递归式动态负载均衡计算架构，其特征在于，多台工控机(4)，位于KVM切换器(2)和交换机(3)之间的位置。4.如权利要求1所述的非集中递归式动态负载均衡计算架构，其特征在于，对于每个工控机节点，实时统计本工控机节点内的剩余计算任务个数以及计算任务完成后收集的计算结果个数；当本工控机节点内剩余计算任务个数清零，并且计算任务完成后收集的计算结果个数与计算处理任务总数相等时，合成本工控机节点的计算任务总数。5.如权利要求1至4中任一项所述的非集中递归式动态负载均衡计算架构，其特征在于，当用于产品检测时，具体包括以下的检测步骤：第一步，由取像机构中的工业相机，对产线上的产品进行连续取像，然后输送图像给首部工控机节点，由首部管理节点构造图像分析初始任务池；其中，首部工控机节点，是用于连接取像机构中全部工业相机的工控机；第二步，首部工控机节点，作为管理节点，向下一位的工控机节点递进分配计算任务，以及作为计算节点，对图像分析初始任务池中的图像进行图像分析处理，即执行本机的计算任务；第三步，对于计算架构内的任意一个工控机节点，当该工控机节点的任务池不为空时，实时判定本工控机节点的计算任务负载是否过高，如果过高，则向下一位的工控机节点进行计算任务的递进分配，并且执行未递进分配的剩余计算任务，以及将本工控机节点执行计算任务后的计算结果发送给上一位的工控机节点或者外部产线上的预设设备。6.如权利要求5所述的非集中递归式动态负载均衡计算架构，其特征在于，在第三步中，判定本工控机节点的计算任务负载过高，具体的判定算法如下：(RCost>75)&&(剩余计算任务个数n...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷晓英，赵春海，韩建枫，马云鹏，吴玉霄，
申请(专利权)人：天津商业大学，
类型：发明
国别省市：