CNN per App
Individuelle KI-basierte Bildverarbeitung per Vision App
Industriekameras der NXT Familie liefern durch KI-basierte Bildverarbeitung - die vom Anwender per Vision App auf die Kamera integriert wird - direkt verwertbare Informationen aus Bilddaten.
Bild: IDS Imaging Development Systems GmbHDie Vision-App-basierte NXT-Plattform bildet die Basis für eine neue Generation wandlungsfähiger Industriekameras. Mit frei programmierbarer Hardware im Gehäuse von Standard-Industriekameras und in Kombination mit dem Vision-App-Konzept sind die Modelle NXT rio & rome mehr als reine Bildlieferanten.
Bild: IDS Imaging Development Systems GmbH
Vision-App-Konzept
Dank des appbasierten Prinzips sind die Kameras so wandlungsfähig wie Smartphones. Die Industriekamera-Standardfunktionen können bei Bedarf durch den Anwender einfach um individuelle Bildverarbeitungsprozesse in Form sogenannter Vision Apps erweitert werden. Wiederkehrende Aufgaben, wie Codes oder Schriftzeichen lesen, genauso wie Objekte finden, vermessen oder identifizieren, lassen sich damit schnell einrichten und wechseln. Durch Smart GenICam stehen Konfiguration, Steuerung und Ergebnisse der Vision Apps zudem über die XML-Beschreibungsdatei der Kamera in jeder GenICam-konformen Drittanwendung, wie z.B. Halcon, zur Verfügung. Anwender müssen deshalb wegen dringend benötigter Kamerafeatures nicht lange auf ein Firmware-Update des Herstellers warten oder sich gar nach einem anderen Modell umschauen. Selbst programmierte Kamerafunktionalitäten lassen sich durch Smart GenICam wie jedes herstellerseitige Feature der Kamera ohne zusätzliche Treibersoftware aus jeder GenICam-Anwendung abfragen und ausführen. Deren Entwicklung folgt dabei vollständig den Prinzipien im Umgang mit GenICam-Kameras. Kamerafeatures werden wie normale Kameraanwendung am PC mit einer NXT Kamera programmiert und durch das Vision-App-Entwicklungskit per Knopfdruck für die Ausführung on-camera in eine Vision App konvertiert. Damit unterscheiden sich die NXT-Produktfamilien von klassischen Smart Kameras, die in der Regel über PC-ähnliche Betriebssysteme verfügen und gänzlich anderes entwickelt und angesprochen werden. Hardwareseitig wird die Kameraplattform durch einen zur Laufzeit programmierbaren, parallel arbeitenden FPGA unterstützt, wodurch der komplette Datenpfad flexibel nutzbar wird. Mit der von IDS entwickelten KI-Vision App wird der FPGA zum KI-Prozessor, der viele Architekturen neuronaler Netze beschleunigt ausführt.
Bild: IDS Imaging Development Systems GmbHCNN-Wechsel in Millisekunden
Die speziell für kompatible Netzarchitekturen entwickelte Interpreter-Anwendung IDS NXT ferry übernimmt die Konvertierung von vorhandenen bereits trainierten CNNs für die Verwendung auf der Embedded-Vision-Plattform. Anwender können damit eigene neuronalen Netze in der NXT Inferenzkamera für unterschiedliche Aufgaben bereitstellen, die sich damit neben der Erzeugung von Bilddaten auch direkt um die Analyse und Auswertung der Daten kümmert. Die Bestimmung des Informationsgehalts und damit eine Datenreduzierung findet also bereits dezentral in der Kamera statt, wodurch sich Bandbreitenengpässe in der Übertragung vermeiden lassen. Damit werden direkte Prozessdaten verfügbar, welche die Automatisierung und das Verarbeitungstempo von Prozessen der industriellen Fertigung nachhaltig vorantreiben. Durch die FPGA-basierte Beschleunigung der künstlichen Intelligenz sind Inferenzzeiten von wenigen Millisekunden mit verbreiteten CNN-Architekturen möglich. Kameras der NXT Plattform können damit, was Genauigkeit und Geschwindigkeit der Ergebnisse angeht, mit modernen Desktop CPUs Schritt halten - bei gleichzeitig deutlich geringerem Platz- und Energieverbrauch. Durch die Wiederprogrammierbarkeit des CNN-Beschleunigers ergeben sich zusätzlich Vorteile, was Zukunftssicherheit, geringe wiederkehrende Kosten und Time-to-Market betrifft. Die KI-Technik schreitet so rasant voran, dass monatlich neue Frameworks und Architekturen dazukommen. Diese können vom Hersteller per Software implementiert werden, ohne die Hardwareplattform zu ändern und Anwender müssen folglich keine neue Hardware anschaffen. Durch die schnelle Neukonfiguration des dedizierten Prozessors kann außerdem zur Laufzeit in wenigen Millisekunden zwischen mehreren geladenen CNNs umgeschaltet werden. Das ermöglicht die sequentielle Durchführung unterschiedlicher Klassifizierungen mit denselben Bilddaten innerhalb einer Vision App.
Ausblick
Maschinelle Objekterkennung und -klassifizierung sind zwei der wichtigsten neuen Fähigkeiten, welche die industrielle Automatisierung - aber auch viele Anwendungen in anderen Märkten - weiterbringen wird. Die flexible Anpassungsfähigkeit der NXT Plattform vereinfacht deren Integration in ein bestehendes System und die Anpassung an die jeweiligen Märkte. Mit dem neuen KI-basierten Embedded-System ausgestattet, kann der Anwender seine eigenen neuronalen Netze bequem in der Inferenzkamera für unterschiedliche Aufgaben bereitstellen. Für eine vollständig autonome, PC-unabhängige Arbeitsweise im Industrieumfeld werden Modellvarianten der Industriekameras auch mit Industrieprotokollen wie Profinet oder OPC UA verfügbar sein.
Industriekameras der NXT Familie liefern durch KI-basierte Bildverarbeitung - die vom Anwender per Vision App auf die Kamera integriert wird - direkt verwertbare Informationen aus Bilddaten.
Bild: IDS Imaging Development Systems GmbHDie Vision-App-basierte NXT-Plattform bildet die Basis für eine neue Generation wandlungsfähiger Industriekameras. Mit frei programmierbarer Hardware im Gehäuse von Standard-Industriekameras und in Kombination mit dem Vision-App-Konzept sind die Modelle NXT rio & rome mehr als reine Bildlieferanten.Bild: IDS Imaging Development Systems GmbH
IDS Imaging Development Systems GmbH
Dieser Artikel erschien in inVISION 3 2019 - 07.06.19.Für weitere Artikel besuchen Sie www.invision-news.de
