Kompakt, flexibel, leicht integrierbar
Embedded Vision ermöglicht Intralogistik 4.0
Logistik und Supply-Chain müssen wachsenden Ansprüchen an Schnelligkeit, Flexibilität und Effizienz gerecht werden. Hinzu kommen Lieferketten-Unsicherheiten, Fachkräftemangel und Preisdruck. Digitalisierung, Industrie 4.0 und KI sind Antworten – und Embedded Vision ist ein Schlüssel zur Umsetzung.
Mithilfe von Kameras lassen sich Waren finden, erkennen und auf ihrem Weg durch Lagerhalle oder Produktion verfolgen. Kameras überwachen Regale und Lagerbestände, identifizieren falsch gelagerte Objekte und lösen Nachbestellungen oder Umorganisationen aus; sie überwachen die Produktion, prüfen die Qualität und messen Größe und Volumen von Objekten; sie liefern Daten für die vollautomatische Zusammenstellung von Sendungen und die Optimierung sämtlicher Prozesse. Darüber hinaus ermöglicht Embedded Vision die Navigation autonomer Roboter und Transportfahrzeuge und das Erkennen und Umfahren von Gefahrenstellen.
Bei all diesen Anwendungen muss die Bildverarbeitung ebenso flexibel und unabhängig sein wie die smarten Anwendungen selbst. Hier spielt Embedded Vision seine Vorteile aus, weil kompakte Kameras und Verarbeitungseinheiten problemlos in das Gesamtdesign integriert werden können, unabhängig von externen Recheneinheiten arbeiten und dank moderner Prozessoren hohe Rechenleistung und geringen Energiebedarf verbinden. Meist bestehen solche Embedded-Vision-Systeme aus Kameras für die Bilderfassung und Prozessorboards für die Verarbeitung der Daten. Als Standard für die Kommunikation hat sich das MIPI-CSI-2-Interface etabliert: Es wird von zahlreichen Prozessorplattformen unterstützt, bietet eine standardisierte Schnittstelle für die Bilddatenübertragung und ausreichend Bandbreite für die schnelle Datenübertragung.
MIPI macht’s möglich
Ursprünglich stammt MIPI aus dem Bereich mobiler Kameras und Prozessoren für Smartphones und Tablets. Beide – Kameras und Prozessorboards – haben ihren Siegeszug mittlerweile auch in industriellen Applikationen fortgesetzt. Gängige Prozessorboards werden neben den kommerziellen Varianten für Konsumgüter meist auch in industrietauglicher Qualität angeboten, mit erweitertem Temperaturbereich, robusteren Komponenten und zugesicherter Langzeitverfügbarkeit. Diesen Anforderungen entsprechende MIPI-Kameras hat Vision Components (VC) vor fünf Jahren erstmals auf den Markt gebracht. Das Portfolio industrietauglicher VC-MIPI-Kameras umfasst mittlerweile Versionen mit rund 50 verschiedenen Bildsensoren. Dazu gehören kostengünstige Bildsensoren ebenso wie High-End-Bildsensoren mit einer Auflösung von über 20 Megapixel sowie mit Global Shutter, Rolling Shutter und Global-Reset-Shutter.
Neue MIPI-Kamera für die Intralogistik
Ganz neu ist die Kamera VC MIPI IMX900, die den 3,2-Megapixel-Bildsensor Sony IMX900 mit Global Shutter erstmals in ein besonders kompaktes, industrietaugliches und langzeitverfügbares Design bringt. Das MIPI-Kameramodul hat eine Sensordiagonale von lediglich 5,8 mm und lässt sich platzsparend integrieren. Sein großer Aufnahmebereich und die Lichtempfindlichkeit bis in den Nah-Infrarotbereich (NIR) ermöglichen hohe Bildqualität und zuverlässige Datenerfassung, auch bei wenig Licht. In der Qualitätssicherung liefern die Aufnahmen damit Details und Informationen, die unter sichtbarem Licht verborgen bleiben. Außerdem unterstützt der hohe Dynamikumfang bei der Erkennung von Barcodes. Mit diesen Eigenschaften eignet sich das neue Kameramodul auch für Anwendungen in Robotik, Intralogistik und Automatisierung.
Komplettes MIPI-Ecosystem
Alle MIPI-Kameras von VC werden in Ettlingen bei Karlsruhe entwickelt und produziert sowie vor der Auslieferung umfangreich getestet. Außerdem stellt das Unternehmen kostenlos Treiber zur Verfügung, die eine schnelle und einfache Inbetriebnahme und Integration ermöglichen. Weiteres Zubehör wie Kabel für verschiedene Prozessorboards, Objektivhalter und Beleuchtungen vervollständigt das VC-MIPI-Ecosystem. So haben Kunden beispielsweise Zugriff auf die VC Lib. Die Software-Bibliothek umfasst Grundfunktionen für die Bildverarbeitung sowie komplexere Beispielanwendungen für Mustererkennungen oder Barcode-Identifikation. Sie ist für die Verwendung mit Arm-Plattformen optimiert. Das Zusammenspiel der Kameras und Komponenten mit gängigen Prozessorboards und der VC-eigenen Software bietet Entwicklern eine geeignete Basis für die schnelle Entwicklung und Integration ihrer Zielanwendungen.
FPGA-Beschleuniger für Barcode-Leser
Wie lassen sich Entwickler noch besser unterstützen, und lässt sich die Zeit bis zur Serienreife ihrer Projekte verkürzen? Diese Frage führte VC zur Entwicklung des VC Power SoM. Dabei handelt es sich um ein FPGA-Beschleunigerboard, das in den MIPI-Datenstrom zwischen Kameramodul und Prozessor integriert wird – als weiterer Baustein im Mainboard-Design. Es übernimmt die Vorverarbeitung der rohen Bilddaten und übergibt in Echtzeit selektierte und aufbereitete Daten an den Hauptprozessor. Auf der Messe LogiMAT präsentiert VC das 28 mm × 24 mm große Modul in einer weiterentwickelten Version, die vollautomatisches Barcode-Lesen sowie 3D-Stereo-Bilderfassungen mit bis zu 120 Hz ermöglicht.
Bewährt in AMR
Das VC-MIPI-Ecosystem eignet sich für zahlreiche und ganz verschiedene Logistikanwendungen. Ein Beispiel sind die autonomen mobilen Roboter (AMR) der Baureihe »arculee« von Jungheinrich. Die Transportroboter sind mit VC-MIPI-Kameras ausgestattet, die Marker auf dem Boden von Fabrik- und Logistikhallen auslesen und die Daten über die MIPI-CSI-2-Schnittstelle an eine Nvidia-Prozessorplattform übergeben. Das nahtlose Zusammenspiel dieser Komponenten und weiterer Sensoren für die autonome Navigation ermöglicht eine Positioniergenauigkeit im Bereich von ±5 mm. Damit lassen sich die AMRs hochgenau ausrichten, etwa in engen Passagen oder bei der Einfahrt an oder unter ein Transportgestell. Ein eigenentwickeltes LED-Array wird über die Robot-Control-Unit mit dem VC-MIPI-Kameramodul synchronisiert, sodass für das Auslesen der Marker optimale Beleuchtungsverhältnisse herrschen, bei zugleich geringem Energiebedarf. Die speziell dafür optimierten Embedded-Vision-Komponenten spielen ihre Stärken hier aus. Für Endkunden ergeben sich verkürzte Ladezeiten der AMRs, längere Betriebsdauer und kleinere mögliche Flottengrößen.
Die Zukunft der Intralogistik
Kameras und »Vision« sind fester Bestandteil aktueller smarter Intralogistik und ein Treiber für weitere Innovationen. Die Integration von Embedded Vision geht Hand in Hand mit der Nutzung künstlicher Intelligenz, autonomer Systeme und weiterer Zukunftstechnologien. Damit ist Embedded Vision ein Schlüssel zu höherer Effizienz und Produktivität in der Intralogistik – und die passende Antwort auf die aktuellen Herausforderungen der Branche.
Auf der Messe LogiMAT vom 19. bis 21. März in Stuttgart stellt Vision Components in Halle 2 an Stand 2C18 aus.
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