Bildverarbeitung
Marschroute Industrie 4.0
Die 'vierte Revolution' in der Industrie fördert und fordert visionäre Sichtweisen: Intelligente Sensoren erfassen eine Vielzahl von Daten und sind mehr als nur einfache Schalter zur Steuerung industrieller Fertigungsabläufe.
Die Gutteil-/Schlechtteil-Erkennung durch einen Bildverarbeitungssensor ist das klassische Beispiel einer binären Beurteilung – und hat mit einer zukunftsweisenden Lösung für die Smart Factory zunächst wenig zu tun. Lassen sich die vom Sensor im Inspektionsprozess erfassten Daten jedoch dazu nutzen, konkrete Maßnahmen zur Vermeidung von Schlechtteilen zu ergreifen, verändert dies das Mehrwertpotenzial und den Nutzen der Bildverarbeitungslösung immens.
Einen weiteren Denkanstoß in Richtung Industrie 4.0 liefern Vision-Sensoren zur Erfassung von 1D-Barcodes und 2D-Codes. Bekannte Aufgabenstellungen wie Sortiervorgänge oder Track & Trace sind prozesssicher gelöst – sie stellen keine disruptiven oder gar radikalen Innovationen mehr dar. Demgegenüber eröffnet die Verbindung mit weiteren Daten – wie der Objekthistorie, digitalen Fingerabdrücken sowie Histogramm- und Merkmalsdaten – die Möglichkeit von Trend- und Abweichungsanalysen, die weit über die reine Identifikation von Komponenten und Produkten hinausgehen. Damit schafft die Bildverarbeitung eine wertschöpfende Grundlage für neu zu erdenkende Anwendungen und Dienste im Kontext einer Industrie 4.0 und des Internet of Things (IoT).
Und last but not least werden auch bei der Navigation neue Wege beschritten: Wenn eine mitfahrende Steuerung aus einer Positionsbestimmung und zusätzlichen Umfeld-Merkmalen eine spontane Route generieren und die dazu gehörigen Navigationsbefehle ableiten kann, dann ist hierfür auch eine bildverarbeitende Sensorlösung verantwortlich. Sie erfasst das konkrete Einsatz-Szenario des Fahrzeugs und erlaubt es der Steuerung, den vorbestimmten Parcours zu verlassen, eine andere Route zu wählen und dabei auf Hindernisse oder Ereignisse ebenfalls smart zu reagieren. Industriell umgesetzt können daraus neue Geschäftsmodelle entstehen, wie zum Beispiel Parkraum-Bewirtschaftungen mit autonomen industriellen Transportern, die beispielsweise Personenkraftwagen sicher ein- und auslagern. Spätestens hier rückt das Thema Industrie 4.0 ganz nah an die ‚Privatsphäre 4.0‘ heran.
Marschroute Industrie 4.0
Die drei Beispiele zeigen das disruptive Potenzial, mit dem sich die industrielle Bildverarbeitung auf den Weg in Richtung Industrie 4.0 macht und die Entwicklung neuer Dienste ermöglicht. Dabei ist das System ‚AppSpace‘ von Sick ein technologischer Wegbereiter:
Die Sensor Integration Machine 'SIM4000' mit vier Streaming-Kameras, einer gesteuerten Beleuchtung und einer App zum 'Stitching' der Bilddaten und zur Fiducial-Erfassung.
© SickDie offene Plattform für programmierbare Sensoren durchbricht die Grenzen klassischer Programmierung. Das System bietet Systemintegratoren und Erstausrüstern (OEMs) die Möglichkeit, Applikationslösungen spezifisch auf die Bedürfnisse und Anforderungen von Problemstellungen selbst zu entwickeln. Angefangen beim Design der gewünschten Web-Bedienoberfläche über die Wahl der am besten geeigneten Programmiertechnik bis zur Verteilung der Software auf unterschiedliche Hardware-Plattformen steht mit AppSpace die Flexibilität bei der Entwicklung einer maßgeschneiderten Lösung im Vordergrund.
Die 'SIM4000' bindet Standardsensoren von Sick in das programmierbare 'AppSpace'-System ein.
© SickDie Plattform untergliedert sich in drei Bereiche: Als Sensor-Hardware kommen programmierbare Sensoren wie die Vision-Sensoren der Produktfamilien Inspector P63x, P64x und P65x zum Einsatz. Weiterer Bestandteil der Hardware ist die Sensor Integration Machine ‚SIM4000‘, ein Multi-Kamera- und Sensor-Prozessor zur technologieübergreifenden Bildverarbeitung, Sensorfusion und Datensammlung. Softwareseitig bietet das System zum einen den Baustein ‚AppStudio‘ zur Applikationsentwicklung und zum anderen den ‚AppManager‘ für die Implementierung und Verwaltung von Apps im Feld.
Die dritte Säule im Plattform-Konzept bildet die Community des ‚AppSpace Developers Club‘, in dem sich Entwickler von Sick und von Kunden austauschen und die weiteren Entwicklungsschritte des Systems definieren.
Das offene Plattform-System ermöglicht es Applikations-Programmierern– unabhängig von unterschiedlichen Sensor- und Bildverarbeitungstechnologien – einfach zu bedienende Lösungen mit schlanken Bedienoberflächen zu entwerfen. Dabei ist es egal, ob es sich um 3D-Triangulation, Stereo-Kamera, ToF-Sensor, Ranging-Scanner oder herkömmlichen 2D-Vision-Sensor handelt.
Das eingebettete Betriebssystem, eine Vielzahl von Hardware-Funktionen sowie die Sick- und Halcon-Bildverarbeitungs-Algorithmen lassen sich als Basis-Firmware über umfangreiche APIs ansprechen.
Chancen ausloten
Die Idee, in offenen Plattform-Systemen für industrielle Bildverarbeitung zu denken, vereinfacht die Umsetzung disruptiver Lösungen und Gedanken in Form neuer Dienste sowie Geschäftsmodelle. Es ist anzunehmen, dass die Zahl der App-Entwickler innerhalb des AppSpace-Systems bedeutend ansteigen wird, weil jeder die Chance hat, auf der Hardware von Sick seine Lösungen zu entwerfen und anzubieten. Dies erleichtert die weitere Entwicklung der industriellen Bildverarbeitung zu einer Schlüsseltechnologie von Industrie 4.0.
Nicht nur für Anwender und Mitbewerber, sondern auch für Sick ist AppSpace eine große Veränderung – schließlich wurden auf Sensoren des Unternehmens bis dato ausschließlich selbst entwickelte Applikationslösungen angeboten. Parallel dazu entsteht nun ein offenes System für Applikationslösun-gen von OEMs und Integratoren.
Autor:
Andreas Behrens ist Leiter Marketing & Sales Barcode-RFID-Vision bei Sick.
Die Plattform ‚AppSpace‘
‚AppSpace‘ vereint Software und Hardware: ‚App-Studio‘ bietet neben flexiblen Programmiermöglichkeiten und Dienstprogrammen auch Zugang zur Software-Toolbox von Sick sowie Bildverarbeitungsbibliotheken wie zum Beispiel ‚Halcon‘. Dank Lua-Scripting mit vielen integrierten Entwicklungsunterstützungen wie Auto-Vervollständigen wird sich die App-Entwicklung für die programmierbaren Sensoren auf einfache Weise in bestehende Entwicklungsprozesse einfügen. Die so entwickelte App wird anschließend auf unterschiedliche programmierbare Sensoren von Sick ausgerollt.
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