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Bildverarbeitung: Der Status quo von OPC UA Vision

Fortsetzung des Artikels von Teil 1.

Spezifikation für die Bildverarbeitung

Um die für das Thema Industrie 4.0 sehr wichtige Bildverarbeitungstechnologie in die OPC-UA-Bemühungen zu integrieren, unterzeichnete der VDMA im Juni 2016 ein Memorandum of Understanding für die Entwicklung einer eigenen OPC UA Companion Specification für die Bildverarbeitung, kurz OPC UA Vision. Zwei Jahre später wurde sie nun fertiggestellt und veröffentlicht. Wesentliches Ziel dieser Aktivität war es, die Integration der Bildverarbeitungstechnologie in Automatisierungslandschaften zu vereinfachen und zum Beispiel eine schnellere und effektivere Anbindung von Vision-Systemen an Produktionsleit- und IT-Systeme sowie an Roboter und sonstige Automatisierungseinrichtungen zu ermöglichen.

2_Grafik zu OPC UA Vision Bildquelle: © Asentics

OPC UA Vision erweitert die Möglichkeiten des Informationsaustausches zwischen  Bildverarbeitungssystemen sowie zwischen Bildverarbeitung und Maschinensteuerung, Linien-Controllern, Softwaresystemen oder zu SCADA-, MES- und ERP-Systemen.

Die Companion Specification stellt dabei laut Dr. Heinol-Heikkinen mehr als nur eine gewöhnliche Schnittstelle dar: „OPC UA Vision definiert als digitale Repräsentanz eines Bildverarbeitungssystems alle Eigenschaften und Merkmale von Bildverarbeitungssystemen. Dementsprechend geht es hier nicht nur um Daten und eine Datenschnittstelle, sondern vielmehr um Informationen, also die Inter­pretation und Bedeutung von Daten. Dies wird in einem so genannten Datenmodell für Bildverarbeitungssysteme abgebildet. Diesem Modell entsprechend werden Informationen zu strukturellen Eigenschaften eines Bildverarbeitungssystems und sind der erste Bestandteil der Companion Specification.“ 

3_Elemente von OPC UA Vision Bildquelle: © Asentics

OPC UA Vision besteht aus zwei wesentlichen Elementen: der ‚state machine‘ und dem Informationsmodell.

Das Datenmodell wurde dabei zunächst sehr ‚einfach‘ und allgemein gehalten, um die Vielfalt der existierenden Bildverarbeitungssysteme und ihrer Anwendungen abdecken zu können. Beschrieben sind dort die standardisierte Verwaltung von Rezepten, Konfigurationen und Ergebnissen. Diese drei zentralen Verwaltungsobjekte selbst und der methodische Umgang mit ihnen sind obligatorisch, wobei die Inhalte dieser Objekte herstellerspezifisch bleiben und wie Blackboxes behandelt werden. Diese generische Beschreibung des Informationsmodells ist damit zwar noch etwas ‚unscharf‘, bietet so jedoch auch einen wichtigen Vorteil: Es bildet eine gemeinsame Klammer um die Vielzahl der existierenden, unterschiedlichen Systeme und umfasst vom Vision-Sensor über die intelligente Kamera bis zum komplexen Inspektionssystem, von der Zeilenkamera über Flächenkameras bis zur 3D-Kamera, alle gängigen Produkte in Monochrom und Farbe. Sogar die Lichtschranke, die man als Bildverarbeitungssystem mit nur einem Pixel ansehen kann, ist hierdurch abgedeckt.

Da jedoch nicht zu jedem Zeitpunkt alle Informationen des Modells über ein Bildverarbeitungssystem von Interesse oder tatsächlich verfügbar sind, gibt es einen zweiten wesentlichen Bestandteil von OPC UA Vision: die Zustandsmaschine oder auch State-Maschine. Damit wird das Verhalten von Bildverarbeitungssystemen abstrahiert, das heißt, die möglichen Betriebszustände und Zustandsübergänge eines Bildverarbeitungssystems werden auf einem abstrakten Zustandsmodell mit einer festen Anzahl von Zuständen abgebildet. So ist jede Interaktion mit dem Bildverarbeitungssystem und der damit verbundene, konkrete Zugriff auf Information des Informationsmodells auch vom jeweiligen Zustand ­dieses Modells abhängig. Das Informationsmodell in Verbindung mit dem Zustandsmodell bildet somit die digitale Repräsentanz eines beliebigen Bildverarbeitungssystems.