IDS Imaging Development Systems

KI-basierte Bildverarbeitung für die Feldebene

15. März 2021, 10:45 Uhr | Inka Krischke

KI-basierte Machine-Vision-Aufgaben direkt in die Fertigung integrieren – dank Industrieprotokollen wie OPC UA und vorbereiteter Funktionsblöcke spezieller Inferenzkameras kein Problem. Und das alles ohne Expertenwissen über Bildverarbeitung oder Machine Learning!

OPC UA ist eine Schlüsseltechnologie, um Daten und Information in der Industrie auszutauschen. Das Industrieprotokoll etabliert sich durch Eigenschaften wie Herstellerunabhängigkeit, Skalierbarkeit und Kommunikationssicherheit immer weiter als offener Standard in der Industrie 4.0. Das liegt auch daran, dass OPC UA über Web-Protokolle in jedem TCP/IP-Netzwerk funktioniert und die Kommunikation dadurch vollständig plattformunabhängig ist. Das alles hat zu einer schnellen Verbreitung des IT-Standards geführt.

OPC UA hat es dadurch geschafft, die gesamte Fabrik zu durchdringen und zu verbinden. Der einheitliche Austausch über alle physikalischen Layer und Ethernet-basierten Feldbusse hinweg bis in die Cloud bringt eine enorme Vereinfachung des Engineering-Aufwands, wenn Daten nicht über verschiedene Protokolle gelesen, konvertiert und synchronisiert werden müssen. OPC UA vereinheitlicht dazu die Sprache der Geräte untereinander und legt fest, wie sich Geräte gegenüber Clients selbst beschreiben und wie sie gesteuert werden. Dies vereinheitlicht den softwarebasierten Zugriff auf Kamera-Features jeglicher Art und Hersteller und vereinfacht heute viele Integrationsprozesse und Inbetriebnahmen in Vision-Anwendungen.

OPC UA verwendet sogenannte Companion-Spezifikationen, die die wichtigsten Informationen festlegen, um Geräte einer bestimmten Branche ausreichend und umfassend zu ‚beschreiben‘, und somit quasi als Wörterbuch dienen. Komplexe Bildverarbeitungsaufgaben der Inferenzkameras werden durch OPC UA in Funktionsbausteinen gekapselt, deren genaue Wirkungsweisen dem Automatisierer beziehungsweise Benutzer nicht bekannt sein müssen. Ebenso werden alle notwendigen Einstellungen in Konfigurationsdatensätzen gespeichert und verwaltet. Indem proprietäre Elemente durch herstellerunabhängige und branchenweit akzeptierte Informationsstrukturen ersetzt werden, entsteht ein einfacher und standardisierter Informationsaustausch, der Integrationsprozesse und Inbetriebnahmen neuer Geräte in den Anwendungsworkflow stark vereinfacht.

Selbstbeschreibende Inferenzkamera

In der Welt der Automatisierung und im industriellen IoT gibt es viele Endpunktgeräte, die Dienste und Informationen bereitstellen. Sie fungieren als Server im OPC-UA-Netzwerk. Je nachdem, welche Informationen ein Client zur Weiterverarbeitung benötigt, muss er sich gegebenenfalls mit mehreren Servern verbinden.
Bildlieferanten wie Industriekameras sind im Wesentlichen keine typischen OPC-UA-Geräte. Anders sieht es bei intelligenten Kameras aus, die eine eigenständige Auswertefunktionalität besitzen. Für Embedded-Vision-Geräte wie die ‚NXT‘-Inferenzkameras von IDS etwa ist OPC UA die perfekte Sprache zur Selbstbeschreibung in der Industrie 4.0. Mit einer OPC-UA-Schale können sie von Steuerungsherstellern direkt eingesetzt werden. Sie arbeiten wie ein Vision-Sensor nicht als Bild-, sondern als Ergebnislieferant und bieten damit Informationen und Services an. Somit fungieren sie im OPC-UA-Umfeld als Server.