微秒级响应+视控一体：英特尔×Kithara 破解工业实时性难题

在工业领域，实时性是智能制造的“神经中枢”——毫秒级的生产监控、微秒级的设备响应，直接决定着效率与品质的天花板。工业物联网中，实时通信协议让机器与传感器无缝协同；实时操作系统（如RTOS）将响应延迟压缩至微秒级，支撑高精度机器人协作与数字孪生应用。而更关键的是，当“视觉感知”与“控制执行”在硬件层面深度融合，工业系统才真正拥有了“感知-决策-执行”的闭环能力，推动生产精度与智能化水平跃升。

但这并非易事：视觉与实时控制需在同一硬件环境中运行，既考验计算性能，更依赖硬实时（微秒级无延迟）的底层支撑；传统Windows系统虽占据主流开发环境，却缺乏原生实时能力，需额外技术实现任务隔离与干扰屏蔽。

破解“视觉+控制”难题：Kithara实时工具套件的硬核支撑

德国Kithara公司的实时工具套件，正是为这一场景量身打造的高性能解决方案。它基于Windows实时扩展技术，在标准PC硬件上实现微秒级硬实时性能，开发者无需更换系统，即可在同一设备上同时部署视觉应用与实时控制任务，实现关键负载的高效整合，充分释放x86平台算力。

架构级隔离：Windows与实时任务互不干扰

Kithara通过CPU核心隔离技术，将实时任务严格分配到独立CPU核运行，从硬件底层切断资源竞争——Windows管理剩余核心保障日常操作流畅性，实时核专注高精度控制指令，两者各司其职。

软件兼容性：延续Windows开发友好性

Kithara保持Windows原生编程框架，提供专属API，开发者可直接在Visual Studio中完成实时任务开发。其将实时系统以设备驱动形式运行，把用户代码中的实时需求段导出为动态链接库（DLL），在RTOS实时环境中加载执行，兼顾开发便利性与系统可靠性。

英特尔平台加持：从芯片级优化到全链路性能释放

英特尔在工控领域通过其高性能、高可靠性的硬件技术为工业自动化和边缘计算提供了关键支持。其x86架构的工业级处理器（如Intel Core™、Xeon®及Atom®系列）为工控机、PLC和工业网关提供了强大的计算能力，同时支持实时性扩展（如Time Coordinated Computing）。在计算能力方面，英特尔通过集成核显及AI加速指令集（如AVX-512、AMX）助力机器视觉与边缘智能。新一代的英特尔处理器还集成了神经网络计算单元（NPU）进一步提升AI推理能力，帮助用户在边缘端部署AI模型。在实时性扩展方面，英特尔在传统实时性扩展的基础上增加了硬件调频功能，可按核对处理器的运行频率进行调整，用户通过硬件调频功能可在提高实时核实时性能的同时尽可能充分利用非实时核的计算性能，达到对硬件性能的最大化利用。

Kithara实时工具套件可完美适配各型号的英特尔硬件平台。基于英特尔平台的Kithara工业负载整合解决方案如下图所示。

实战案例：固晶机的“视控一体”升级之路

以半导体封装关键设备——固晶机（Die Bonder）为例，其需在高速生产节拍（单头30k/h，约1秒8-9个芯片贴装）中，同步完成多伺服电机控制与视觉定位，最终邦定精度要求达到1mil（0.0254mm），不良率低于万分之三。这对实时性与控制精度提出了极限挑战。

基于英特尔平台的Kithara方案给出答案：以第12代英特尔® 酷睿™ 处理器为例，通过隔离2个实时核（1核专控运动指令，1核处理视觉采集与图像处理），剩余核心由Windows管理非实时任务，配合四大核心技术模块，完美满足需求：

 ● 实时EtherCAT主站：基于优先级驱动的多任务系统，支持多核并行任务分配，在英特尔硬件上实现50μs甚至更短的主站周期，确保电机控制指令的极致同步；

 ● 实时机器视觉：实时核直接捕获GigE Vision/USB3 Vision相机数据，检测与管理功能均在同一周期内完成（抖动仅微秒级），图像响应触发即时控制，杜绝延迟；

 ● 实时任务模块：提供微秒级精度的计时器与优先级调度系统（启动精度0.1μs，频率20kHz+），精准协调多任务执行顺序。

 ● 实时/非实时通信：通过共享内存传递视觉识别结果至控制任务，指令收发、参数配置等通过消息管道隔离，确保整体实时性不受干扰。

实时视觉可实现飞拍解决方案。目前固晶机的视觉方案多采用非实时视觉方案，送料工作台在一个工作循环中需停止拍摄，根据视觉结果再校正运动最终位置，工作台两次加减速且视觉识别计算时间与工作台运动时间是串行叠加的；而采用实时视觉飞拍方案，视觉在工作台运动中动态拍摄，由于基于同一时钟，运动的实时核可同步锁定工作台的电机位置，根据视觉识别的结果与电机位置可获得位置误差直接补偿至运动工作台，在一个工作循环中只需要一次加减速，视觉识别计算时间可与工作台移动时间并行重叠，可解决系统频繁加减速带来冲击振动，进一步提高生产节拍。

KRmotion是基于Kithara Real-Time Suite的软运动控制器，在其基础上二次开发了逻辑控制、运动控制等功能，降低开发者的开发难度和缩短开发周期

实测数据说话，工业级可靠有保障

在英特尔平台上，Kithara实时工具套件具备良好的实时性能。本文在英特尔® 处理器 N97和英特尔® 酷睿™ Ultra 7 处理器 165H 两个平台上分别对Kithara实时工具套件执行实时任务的抖动进行测试，测试时间为24小时，结果如下：

英特尔与 Kithara 的联合方案，以“硬件强支撑 + 软件巧调度”破解工业实时性难题，让 Windows 环境下的“视觉 + 控制”实现微秒级响应。从精密制造到工业物联网，它正成为企业提升生产精度与效率的核心引擎。

*案例和测试数据由易码智能提供

山东易码智能科技股份有限公司（简称“易码智能”），专注于为客户提供运动控制、视觉检测开发平台，已为多个行业提供了视觉运动一体化解决方案，是德国 Kithara 公司在国内的指定战略合作伙伴，负责实时拓展套件 KRTS（Kithara Real-Time Suite）在国内的推广应用和销售服务。