Box-IPCs IPC als »Maschinenraum« der Bildverarbeitung

In unterschiedlichen Bauformen sind die Box-PCs der Serie »Spectra PowerBox 3000« erhältlich.
In unterschiedlichen Bauformen sind die Box-PCs der Serie »Spectra PowerBox 3000« erhältlich.

Obwohl das Aufgabenspektrum der industriellen Bildverarbeitungstechnik wächst, brauchen Unternehmen nicht auf maßgeschneiderte Lösungen verzichten. Eine neue Generation von Box-IPCs gestattet es ihnen, das passende System kostengünstig auf Basis einer handlichen Plattform zu konfektionieren.

Dabei bieten aktuelle Box-PCs, wie das Beispiel der »PowerBox-3000«-Geräte von Spectra zeigt, Ausbau- und Erweiterungsoptionen, die man bislang nur aus der 19-Zoll-IPC-Klasse kannte.

Bildverarbeitung zählt zu den Eckpfeilern des wirtschaftlichen Automatisierens. Ihre Vielseitigkeit bei Problemlösungen führt zu einem breiten Einsatzspektrum innerhalb und außerhalb der Industrie. Ständig kommen neue Aufgabenfelder hinzu, die nach passender Unterstützung verlangen. Sämtliche Komponenten - Kameras, Framegrabber, Beleuchtungssysteme, Optiken, Software und Hardware – müssen für die jeweilige Anwendung zusammengestellt und konfektioniert werden. In anderen Worten: Mit der Vielseitigkeit wächst der Bedarf an maßgeschneiderten Bildverarbeitungssystemen. Besonders die Anforderungen an die Recheneinheit, die quasi den »Maschinenraum« eines Bildverarbeitungssystems bildet, sind hoch. Je nach Anwendung müssen verschieden große Mengen von Bilddaten verarbeitet werden. Oder es gilt, bei der Qualitätssicherung in der Fertigung oder bei der Überwachung in der Logistik ein Dutzend Kameras mit einem Rechner zu steuern. Gleichzeitig muss die Hardware auch an extremen Einsatzorten mit Belastung durch Schmutz, Temperatur oder Vibration zuverlässig arbeiten.

Das breite Einsatzspektrum der Bildverarbeitung einerseits und das technische Leistungsvermögen einzelner PC-Komponenten andererseits haben bislang jedoch den Weg zu einer universellen industrietauglichen Hardware-Plattform versperrt. Für die diversen Aufgaben haben sich im Markt deshalb zwei grundlegende IPC-Bauformen etabliert: der Box-PC und der 19-Zoll-Rack-PC. Beide Bauformen haben individuelle Stärken und Schwächen. So ist die Box-PC-Architektur für raue Umgebungen prädestiniert und lässt sich mit ihren kompakten Maßen dicht an den Anlagen montieren. Der kompakte Aufbau begrenzt jedoch Rechenleistung und Ausbaumöglichkeiten. Der 19-Zoll-Formfaktor vereint dagegen hohe Performance, üppige Ausstattungsmöglichkeiten und Ausfallschutz durch Redundanz. Die Installation des erforderlichen Racks vergrößert aber zwangsläufig den Platzbedarf und den Verkabelungsaufwand.

Die Recheneinheit von Bildverarbeitungssystemen lässt sich allerdings nicht für konkrete Anwendungen trennscharf der einen oder anderen IPC-Kategorie zuordnen. Deshalb sind Unternehmen in ihrer Suche nach einer maßgeschneiderten Lösung zu Kompromissen bei der Wahl der Hardware gezwungen. Bei der technischen Überwachung einer Fertigungsstraße oder einer Brückenkonstruktion müssen beispielsweise 16 unterschiedliche Industriekameras, Multikamera-Systeme und Scanner gesteuert werden. Gleichzeitig führen die ständigen Vibrationen direkt an der Einsatzstelle zu erheblichen mechanischen Belastungen. Die Umweltbedingungen sprechen also für einen Box-PC als richtige Wahl für die Recheneinheit des Bildverarbeitungssystems. Mit Art und Zahl der benötigten Kamera- und Scanner-Eingänge ist die kompakte IPC-Kategorie jedoch überfordert. In diesem Fall bleibt wenig anderes übrig, als entweder mehrere Box-PCs mit übergeordneter Auswertungslogik zu installieren oder als Alternative mit etwas Abstand einen 19-Zoll-Schaltschrank mit einer ausreichenden Anzahl von I/O-Karten aufzustellen.

Keiner dieser Lösungswege ist aber eine wirklich maßgeschneiderte Wahl. Dem ersten Szenario mangelt es an Leistungs- und Ausbau-Reserven. Im zweiten führen eine gewisse Überdimensionierung der Hardware und der zusätzliche Platzbedarf zu deutlich höheren Kosten. Zudem bedeutet jeder Maschinenumzug einen erheblichen Mehraufwand, weil die Verkabelung angepasst werden muss und das Rack gegebenenfalls neu aufzustellen ist. In manchen Fällen müssen Unternehmen sogar die Nachteile beider Szenarien akzeptieren, etwa wenn abhängig von der Anlagengröße der Bedarf an Bildverarbeitungs-Ressourcen zur technischen Überwachung unterschiedlich hoch ausfällt. Der Einsatz unterschiedlicher IPC-Plattformen führt jedoch notgedrungen zu Mehraufwand und -ausgaben im Wartungs-, Ersatzteil- und Beschaffungs-Management. Die Kosten, für jede Plattform die entsprechenden Komponenten und Bauelemente vorzuhalten, schmerzen umso mehr, da die Systeme letztlich für identische Aufgaben zum Einsatz kommen.