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Vision-Systeme nach Maß

: Kontron


Bildverarbeitungssysteme haben einen hohen Individualisierungsbedarf hinsichtlich der Zusammenstellung von Hard- und Softwarekomponenten. Insbesondere Großkunden wünschen sich Systemplattformen, bei denen alle Hard- und Softwarekomponenten aufeinander abgestimmt aus einer Hand kommen. Um diesen Bedarf zu erfüllen, haben Kontron und Stemmer Imaging einen Kooperationsvertrag geschlossen. Eines der ersten Ergebnisse dieser Kooperation sind applikationsfertig konfigurierte und getestete Bildverarbeitungs-Server, die großen OEM als Evaluierungsplattformen dienen, um so die Entwicklungs- und Markteinführungszeiten zu reduzieren.

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Die applikationsfertige Bildverarbeitungsplattform von Stemmer Imaging und Kontron baut auf der robusten und flüsterleisen 19 Zoll Industrieserverfamilie Kontron KISS 4U auf. Von konventionellen Servern heben sich die langzeitverfügbare Serverfamilie dadurch ab, dass sie zum Einsatz unter besonders rauen Umgebungsbedingungen einen industrietauglichen Temperaturbereich, einen hohen Staubschutz (bis IP52) sowie eine hohe Schock- und Vibrationsfestigkeit bieten. Anwender und Ausrüster profitieren zudem von der hohen Design- und Fertigungsqualität, einer hohen MTBF sowie benutzerfreundlichen Administrationsoptionen, die beispielsweise die Fernwartung und Diagnose erleichtern und zu der besonders hohen Verfügbarkeit beitragen.

Die applikationsfertige Bildverarbeitungsplattform von Stemmer Imaging und Kontron...

Vereinfacht ausgedrückt kann die industrielle Bildverarbeitung als die Fähigkeit einer Anlage bezeichnet werden, Produktionsware mit Hilfe einer oder mehrerer Kameras aufzunehmen und nach bestimmten Prüfkriterien zu analysieren. Typische Anwendungsbereiche liegen beispielsweise in der Oberflächenkontrolle von Bahnenwaren wie Stoffen, Folien oder Blechen, der Anwesenheitskontrolle von Produktmerkmalen, der Bauteilvermessung sowie in der Schrift- und Barcodeerkennung.

Auch die Positions- und Lageerkennung von Stückgütern ist ein wichtiger Aufgabenbereich und zugleich eine Grundvoraussetzung für moderne Pick&Place-Applikationen. Hierbei gilt es, die Lage und Position von wahllos auf einem Förderband ankommenden Produktionsteilen so schnell wie möglich zu erkennen, um die Datenlage dann an einen Pick&Place-Roboter zu übermitteln.

Heterogen: Das Einsatzspektrum

Die Einsatzbereiche und Aufgaben industrieller Bildverarbeitungslösungen sind demnach genauso vielfältig, wie die Produktionsteile, die mit Hilfe dieser Systeme einer optischen Analyse unterzogen werden. Entsprechend hoch ist deshalb der Individualisierungsbedarf für die einzelnen Bildverarbeitungssysteme, denn keine Lösung kann alleine alle Anwendungsszenarien abdecken.

Für den individuellen Applikationszuschnitt stehen deshalb vielfältige Bildverarbeitungskomponenten
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Bestückt ist der Industrieserver mit der Bildverarbeitungs-Software Common Vision Blox von Stemmer Imaging, die die Entwicklung von Bildverarbeitungs-Applikationen mit ihren vielseitigen Werkzeugen besonders effizient macht. Neben Algorithmen zur Bildauswertung bietet die Programmierbibliothek Entwicklern auch umfassende Unterstützung bei der Ansteuerung der Erfassungs-Hardware.

Bestückt ist der Industrieserver mit der Bildverarbeitungs-Software Common...

zur Verfügung – wie z. B. unterschiedlichste Monochrom-, Farb- oder Thermalbild-Kamerasysteme, die in skalierbaren Stückzahlen und Auflösungen sowie in Kombinationen mit ebenso vielfältigen Optiken und Beleuchtungsmittel für Auf- und Durchlichtszenarien kombiniert werden können.

Attraktiv: Das x86er Ökosystem

Die Verarbeitung der von den Kamerasystemen gelieferten Daten übernehmen dann in der Regel Industrie-PCs auf Basis von x86er-Technologie, die speziell für den industriellen Einsatz – beispielsweise in robusten 19“ Chassis – verfügbar sind.

Die x86er PC-Technologie bietet mit ihrem reichhaltigen Hard- und Software-Ökosystem eine optimale – weil sehr vielfältig auslegbare – Infrastruktur für die Bilderfassung. So können die Kameradaten flexibel über Bilderfassungskarten oder direkt über FireWire- und Gigabit-Ethernet-Technologie übertragen werden. Auch die hohe Skalierbarkeit und Modularität hinsichtlich der Prozessorleistung und Speicherbestückung sind Argumente für die flexible x86er-Technologie.

Um von diesen Vorteilen auch nachhaltig zu profitieren, sollte bei der Beschaffung darauf geachtet werden, dass neben einer hohen Qualität auch
die Langzeitverfügbarkeit der zugrundeliegenden Hardwaretechnologie gesichert ist, um eine langfristige Designsicherheit zu gewährleisten – im Idealfall vom Prozessor über die Baugruppe bis zum System.

Intelligent: Die Softwarebausteine

Doch auch die beste Hardware ist nur so gut, wie die Software, die sich ihr Potential zunutze macht. Softwareseitig bietet es sich daher an, vorgefertigte Bausteine in Form von Bildverarbeitungs-Bibliotheken einzusetzen, um so den Entwicklungsaufwand möglichst gering zu halten und Markteinführungszeiten zu verkürzen.

Applikationsentwickler können hierfür aus einem reichhaltigen Angebot von Softwarekomponenten schöpfen. Solche Bibliotheken bieten vorgefertigte Algorithmen, die beispielsweise sowohl Vor- und Farbverarbeitung als auch Mustererkennung und Oberflächeninspektion von Objekten übernehmen. Auch für die 3D-Bildverarbeitung stehen direkt einsetzbare Bibliotheken bereit, mit denen die Kameradaten in dreidimensionale Objektmodelle überführt werden, um so die Lage und Orientierung von Produktionsteilen zu ermitteln.

Herausforderung: Die ideale Konfiguration

Die Auswahl möglicher Hard- und Softwarekomponenten ist also breit gefächert. Doch gerade diese Vielfalt kann zur echten Herausforderung werden. So müssen nicht nur aus einer Vielzahl von Komponenten die für die Applikation besten ausgewählt, sondern auch die Interoperabilität der einzelnen Komponenten sichergestellt und validiert werden. Zudem steigt mit der Anzahl der System-Komponenten, die zur individuellen Konfiguration eingesetzt
werden, auch die Zahl der verantwortlichen Zulieferer und damit auch der potenziellen Konflikte hinsichtlich der Zuständigkeiten.

Wunsch: Ein Ansprechpartner

Insbesondere Großkunden setzen deshalb gerne auf Anbieter, welche die Gesamtverantwortung übernehmen, um so von einer vereinfachten Logistik und einem klar definierten Ansprechpartnern zu profitieren. Dieser unterstützt sie im Idealfall nicht nur dabei, die für sie optimale Lösung zu finden, sondern steht auch im Problemfall dafür bereit, Lösungen schnell herbeizuführen, um so kostspielige Abstimmungsverfahren auf ein Minimum zu reduzieren.

Das Hauptproblem dabei ist jedoch, dass die meisten Lösungsanbieter für die Bildverarbeitung keine Industrie-Serverspezialisten sind. Genau das jedoch ist die Voraussetzung, wenn es darum geht, die Potentiale neuester, hoch integrierter Prozessortechnologie voll auszuschöpfen.

Lösung: Kooperationen

Um insbesondere großen OEM-Kunden den Zugriff auf alle Vorzüge aktueller Industrie-PC-Technologie zu bieten, sind Kontron und Stemmer Imaging Ende 2010 eine Kooperation eingegangen. Das erklärte Ziel der Zusammenarbeit ist es, individuell konfigurierte Bildverarbeitungsplattformen bereit zu stellen, bei denen Hard- und Software aus einer Hand kommen und die mit neuester Prozessortechnologie sowie hardwarenah optimierten Algorithmen ausgelegt sind. Kundenspezifisch auszulegende Großprojekte
sollen so von höherer Verarbeitungsqualität und -geschwindigkeit, signifikant gesenkten Kosten und kürzeren Markteinführungszeiten profitieren.

Erstes Evaluierungssystem

Erste Früchte dieser Kooperation haben beide Unternehmen bereits mit einem applikationsfertig vorkonfigurierten, industriellen Bildverarbeitungssystem präsentiert, das als Evaluierungsplattform die Kompetenz in diesem Bereich unterstreichen soll.

Die Schwerpunkte dieser Lösung liegen vor allem in der industriellen Bildverarbeitung, beispielsweise in der Qualitätskontrolle von Stück- und Schüttgütern sowie von Bahnenwaren. Dank der hohen Zertifizierungs-Standards der Industrieserver und der flexiblen Bestückung mit Peripherie-Baugruppen sind Varianten dieser Systemkonfiguration aber auch für Anwendungen im Bereich intelligenter Verkehrsmanagement-Systeme und in der Medizintechnik ableitbar.

Fazit

Die vorgestellte Evaluierungsplattform ist nur ein Beispiel dafür, was möglich ist. Applikationsspezifische Varianten sind leicht ableitbar und werden auf Wunsch kundenspezifisch konfiguriert und als in ihrer Gesamtheit geprüfte und unabhängig zertifizierte Lösungen ausgeliefert.

Aber egal ob als Standardplattform oder kundenspezifisch vorkonfiguriert, durch die funktionsgetestete Kombination der Industrieserver von Kontron mit hochwertigen Bildverarbeitungskomponenten von Drittanbietern und vorkonfigurierter Bildverarbeitungssoftware von Stemmer Imaging profitieren OEM-Kunden und Systemintegratoren gleich mehrfach: von kurzen Entwicklungs- und Markteinführungszeiten, reduzierten Systemintegrations- und Zertifizierungskosten, höchster Zuverlässigkeit im Dauerbetrieb und einem einzigen Ansprechpartner, der die gesamte
Systemverantwortung übernimmt.
Die applikationsfertige Bildverarbeitungsplattform von Stemmer Imaging und Kontron baut auf der robusten und flüsterleisen 19 Zoll Industrieserverfamilie Kontron KISS 4U auf. Von konventionellen Servern heben sich die langzeitverfügbare Serverfamilie dadurch ab, dass sie zum Einsatz unter besonders rauen Umgebungsbedingungen einen industrietauglichen Temperaturbereich, einen hohen Staubschutz (bis IP52) sowie eine hohe Schock- und Vibrationsfestigkeit bieten. Anwender und Ausrüster profitieren zudem von der hohen Design- und Fertigungsqualität, einer hohen MTBF sowie benutzerfreundlichen Administrationsoptionen, die beispielsweise die Fernwartung und Diagnose erleichtern und zu der besonders hohen Verfügbarkeit beitragen.
Bestückt ist der Industrieserver mit der Bildverarbeitungs-Software Common Vision Blox von Stemmer Imaging, die die Entwicklung von Bildverarbeitungs-Applikationen mit ihren vielseitigen Werkzeugen besonders effizient macht. Neben Algorithmen zur Bildauswertung bietet die Programmierbibliothek Entwicklern auch umfassende Unterstützung bei der Ansteuerung der Erfassungs-Hardware.


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