Berlin, May 11th, 2026
从热成像到外太空
Cliphit 公司用户案例
当 Ulf Rohbeck 在上世纪九十年代末开始在 Windows 平台下处理红外数据时，即使是以每秒 30 帧的速度无损保存图像，也已经是一项极具挑战性的技术任务。真正的难点并不在于摄像机本身，而在于如何长期稳定地采集、显示并持续保存这些数据。
正是在这一需求的推动下，Cliphit 在多年时间里逐步开发出了一套软件平台，如今已被广泛应用于全球工业分析、检测与控制系统之中。
最初的应用基于 Intel Pentium III 系统，配备 Matrox Meteor II 以及 RAID 0 数据存储阵列。RAID 系统并非出于便利考虑，而是为了能够持续写入不断产生的数据流。借助 Kithara 实时库，系统首次能够在 Windows 2000 下精确并行多个线程，并以 30 Hz 的速率无损处理红外数据。2000 年春季，该解决方案首次在奥兰多 SPIE 展会上公开展示。
随着新型摄像系统的出现，后续几年中的需求也不断变化。2000 年代初，NEC San-ei 首次在红外摄像机中集成 FireWire 接口，这使软件不得不进行彻底重构。到 2003 年，系统已经能够在笔记本电脑上实现红外数据的无损处理——而当时的移动平台原本并非为如此高的数据吞吐量而设计。由此，开发重点逐渐从单纯的数据采集转向实际工业环境中的应用。
最初的单一应用随后逐步演变为模块化平台。“irMOTION collection” 最开始仅支持单个摄像系统，而后续的 “irMOTION observer” 则实现了多摄像机并行运行、PLC 集成以及 EtherCAT 主站功能。原本的测量软件逐渐发展为完整的工业系统解决方案。
随着系统复杂度不断提高，真正的挑战也发生了变化。数据不仅需要高速处理，更需要可靠且确定性地运行。长期以来，分析与数据库功能直接在数据流内部执行。然而在实际应用中，很快发现部分处理步骤耗时甚至超过了摄像数据本身的传输速率，最终导致控制与触发信号出现延迟。
为此，内部软件架构进行了根本性调整。分析流程通过异步回调机制进行解耦，数据结构迁移至共享内存，并通过事件机制完成同步。只有这样，系统才真正实现了在高负载条件下的稳定运行。如今，这种方式已经成为软件中几乎所有数据处理流程的基础。
与此同时，时间关键型组件也逐步从用户态迁移到内核态——首先是以太网数据接收，随后扩展到 EtherCAT 通信。这一转变并非一次性完成，而是经历了多年持续演进。如今，所有关键实时进程都直接运行在内核层级，并满足工业 24/7 连续运行的要求。
系统同时持续集成现代嵌入式平台。例如，软件针对 Beckhoff CX20x2 系列进行了优化，并扩展了专用控制柜模块。通过 EtherCAT 端子模块 EL6631-0010，还实现了与 Profinet 系统的集成。与此同时，基于 GigE Vision 标准的新一代摄像系统也被纳入平台。相关的数据接收与转换模块从一开始便在接近内核层的位置实现——这也表明整个系统架构已经高度围绕确定性行为进行设计。
这些技术理念在极端条件下同样证明了自身价值。早期，Cliphit 参与了德国航空航天中心（DLR）的一项航天项目，开发了一套用于 SpaceWire 接口的模拟器。SpaceWire 是航天器内部用于仪器与控制系统之间数据交换的通信系统。
该模拟器不仅需要传输数据包，还必须能够主动修改数据、模拟故障状态，并在真实条件下测试通信流程。因此，系统必须具备极高的稳定性与实时能力。为了确保可靠性，系统还额外开发了主从两个版本，并在正式部署到航天设备之前进行了大量自测。
这项技术随后被应用于 COROT 卫星项目，该项目主要用于恒星振动与系外行星研究。2006 年底成功发射火箭，成为这一项目最具代表性的里程碑，而稳定且确定性的通信能力在其中发挥了关键作用。
此外，Cliphit 还参与了 PROFIT 与 ZIM 等欧洲科研项目，重点研究塑料混合物分析的新方法。在这些项目中，塑料样品被精确加热，并通过红外摄像机记录其冷却过程，随后利用专门开发的算法进行分析与评估。相关成果后来被应用于工业质量控制与过程控制领域。
多年以来，与 Kithara 的合作始终扮演着核心角色。双方不仅保持着紧密的技术交流，同时还开展了高度定制化的开发协作——许多工作都直接围绕实际应用中的具体问题展开。来自 Cliphit 项目的新需求，也不断推动着双方共同开发新的解决方案与技术扩展。
Ulf Rohbeck 对此这样描述：“有时候，系统中的某种现象明明已经能够观察到，但却无法立即复现。正是这些问题推动着技术不断向前发展。在彼此紧密合作的过程中，我们最终得到的解决方案，往往已经远远超出了最初的问题本身。”
如今，该软件已经能够同时支持最多四台红外摄像机，实现实时数据处理与可视化，并通过 EtherCAT 或 Profinet 与上位控制系统并行通信。该平台已经在工业环境中经过长时间验证，运行稳定且无数据丢失，并已在全球范围内投入使用。
自 1999 年以来，系统已经在工业制造、应用工程、大学以及科研机构等众多领域交付了数百套许可证。
多年来，最初的单一应用最终发展成为一套多功能实时平台。下一阶段的发展方向也已逐渐显现：未来，基于人工智能的分析方法将扮演越来越重要的角色。而这一切的基础始终未变——那就是一套始终围绕真实需求不断演进的软件架构。
Cliphit 官网： cliphit.de/