Schwerpunkte

Industrielle Bildverarbeitung

Schlüsseltechnologie für Industrie 4.0

28. November 2016, 16:37 Uhr   |  Andreas Knoll


Fortsetzung des Artikels von Teil 1 .

Der Aufbau von Industrie-4.0-Bildverarbeitungssystemen

Oliver Senghaas, IDS Imaging Development Systems: »Die Machine-Vision-Bausteine Kamera, Software und Embedded-PC verwachsen mehr und mehr zu einer leicht handhabbaren Einheit.«
© IDS Imaging Development Systems

Oliver Senghaas, IDS Imaging Development Systems: »Die Machine-Vision-Bausteine Kamera, Software und Embedded-PC verwachsen mehr und mehr zu einer leicht handhabbaren Einheit.«

Der Aufbau von Industrie-4.0-Bildverarbeitungssystemen

Wie werden Bildverarbeitungssysteme in der Industrie 4.0 aufgebaut sein?

René von Fintel, Basler: Ehrlich gesagt halte ich den Großteil der Bildverarbeitungssysteme schon heute für »Industrie-4.0-ready«. Das heißt, fast alle Systeme sind vernetzbar und generieren jede Menge digitale Daten, die abgefragt werden können. Viele Funktionen lassen sich auch per Remote ansteuern. Wichtig wird eher sein, wie man dezentral auf die Informationen zugreifen kann und wie sich die Informationen dezentral noch besser in die Gesamtheit der Daten einfügen und automatisch steuern lassen. Sollte ich eine Prognose für das »optimale« Industrie-4.0-Bildverarbeitungssystem geben, würde ich folgendes sagen: klein, kostengünstig und damit überall einsatzfähig, auch für einfache Aufgaben. Eine dezentrale Informationssammlung und Ansteuerung wird möglich sein; damit ist das System so in das Produktionsnetz integrierbar, dass entscheidende Informationen zur Prozessqualität oder Prozessgeschwindigkeit ermittelt werden können. Ich denke, Embedded-PC-Komponenten, eine schmale lokale Software sowie modulare Kamera-, Beleuchtungs- und integrierte Optiklösungen werden das Rennen für solch ein System machen.

Ute Häußler, Framos: Bildverarbeitung braucht als Grundaufbau Bildsensoren, passende Objektive, eine abgestimmte Beleuchtung und schnelle Datenverbindungen. Doch die Systeme werden kleiner, modularer und stärker in die jeweilige Anlage integriert sein - Stichwort: Embedded Vision. In Zukunft wird der Fokus und das höchste Potential definitiv auf den Algorithmen, also dem wirklichen Processing, der intelligenten Software und der Datenanalyse liegen. Dazu sind definierte Kommunikations- und Schnittstellenstandards wichtig, damit die erhobenen Daten zur Steuerung der automatisierten Fertigung verarbeitet und zur strategischen Planung genutzt werden können.

Oliver Senghaas, IDS: Embedded Vision und Vision-Sensoren werden zu den Top-Trends gehören. Die Machine-Vision-Bausteine Kamera, Software und Embedded-PC verwachsen mehr und mehr zu einer leicht handhabbaren Einheit. Viele klassische Aufgaben wie etwa das Barcode-Lesen werden direkt in der Kamera erledigt. Hier bauen wir unser Fachwissen aus, gemeinsam mit Anwendern und Anbietern ergänzender Lösungen.

Horst Mattfeldt, Matrix Vision: Es ist zu erwarten, dass die Bildverarbeitung ein fester Bestandteil der Steuerungstechnik wird, also in dem Sinne, dass die Bildverarbeitung ein Teil der Maschinensteuerung (SPS) werden kann; vielleicht sieht es dann von außen so aus, dass der Bildverarbeitungsrechner eine SPS umfasst. Das Ganze muss aber auf jeden Fall stärker verkoppelt werden, sowohl bei der Erstellung der Prüfaufgaben als auch beim Betrieb. Heute sind diese beiden Aufgaben oftmals zwei Welten, die sich nicht ideal verstehen.

Detlef Deuil, Sick: Die Bildverarbeitungs-Systeme werden sich vor dem Hintergrund von Losgröße 1 noch flexibler an die Zielapplikationen anpassen müssen. Um die Komplexität etwa für die Maschinenbediener zu reduzieren, muss es neue Konzepte geben. Wir haben beispielsweise das Ecosystem »SICKAppSpace« entwickelt, das es Anwendern ermöglicht, selbst Applikationslösungen speziell für ihre Bedürfnisse und für die Anforderungen ihrer Aufgaben zu entwickeln. Es handelt sich dabei um eine Sensor-App zugeschnitten auf die Zielapplikation und den Maschinenbediener.

Horst Mattfeldt, Matrix Vision: »Es ist ziemlich sicher, dass es in der Industrieproduktion 4.0 mehr Augen, sprich Kameras, geben wird.«
© Matrix Vision

Horst Mattfeldt, Matrix Vision: »Es ist ziemlich sicher, dass es in der Industrieproduktion 4.0 mehr Augen, sprich Kameras, geben wird.«

Dr. Klaus-Henning Noffz, Silicon Software: Bildverarbeitung als »maschinelles Sehen« wird in der vernetzten Produktion auf allen Stufen der Produktentwicklung und industriellen Wertschöpfung eine immer wichtigere Rolle in Form von cyber-physischen Komponenten spielen. Deren Basis ist die Mikroelektronik: eingebettete Systems on Chip (SoC) inklusive Spezialprozessoren, spezielle echtzeitfähige Mikrocontroller und Hightech-Speicher mit hoher Leistung und minimaler Leistungsaufnahme sowie Multi-Core-Architekturen. Für den Einsatz leistungsfähiger Bildverarbeitungssysteme ist ein optimiertes Zusammenspiel von elektronischer Hardware und intelligenter Software Voraussetzung. Die Embedded Vision Study Group (EVSG) hat dazu verschiedene Schnittstellen zwischen Sensor und Prozessor/SoC evaluiert, aber bislang keine konkrete Empfehlung für eine der Technologien an das G3 Future Standards Forum ausgesprochen.
Eingebettete Kameras verarbeiten Bilder intern vor, teilweise bis zu Ergebnisdaten. Diese neue Art von Daten erfordert erweiterte generische Beschreibungsmodelle von Datenformaten und -strukturen sowie ihrer semantischen Information. Leisten könnte dies ein erweiterter GenICam-Standard für die Anforderungen eingebetteter Systeme, mit Schwerpunkt Unterstützung von Prozessormodulen und generischen Datenformaten.
Wegen fehlender Software-Standards zwischen Fabrikautomatisierung und Bildverarbeitung sind die beteiligten Systeme nicht kompatibel. Als Lösungsansatz wird im RAMI 4.0, dem Referenzarchitekturmodell der Plattform Industrie 4.0, die alleinige Empfehlung für das Standardisierungsprotokoll OPC UA im Rahmen eines Companion Standards ausgesprochen, das ein erprobtes Software-Modell bietet. Die Bildverarbeitungssysteme sollen dann direkt in die SPS-Software und damit in die Produktionslinie integriert sein.

Peter Stiefenhöfer, Stemmer Imaging: Im Wesentlichen werden sich Bildverarbeitungssysteme in der Industrie 4.0 kaum von Systemen unterscheiden, die vor der Zeitrechnung von Industrie 4.0 verwendet wurden: Sie erkennen und klassifizieren Fehler und geben diese an die übergeordnete Anlagensteuerung weiter. Was sich ändern könnte, ist die Form der Kommunikation: Es gibt noch keine Standardisierung der Schnittstellen zwischen Bildverarbeitung und Steuerung, doch hier sind inzwischen bereits erste Aktivitäten im Gange, die vom VDMA unterstützt werden.

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1. Schlüsseltechnologie für Industrie 4.0
2. Der Aufbau von Industrie-4.0-Bildverarbeitungssystemen
3. Die künftige Rolle von Vision-Sensoren und Smart Cameras
4. Die Bedeutung von Mobile Devices und Apps

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