Die Entwicklungsgeschwindigkeit von Grafikprozessoren ist atemberaubend. Was in der Gaming-Gemeinde für Begeisterung sorgt, bringt Bildverarbeitungsanwender im industriellen Umfeld jedoch schnell in eine Zwickmühle: Einerseits soll die Leistungsfähigkeit von GPU-basierten Vision-Systemen möglichst hoch sein, andererseits sind häufige Systemänderungen in diesem Umfeld mit hohem Aufwand verbunden und daher wirtschaftlich nicht sinnvoll.
Zur Verdeutlichung dieses Problems: Bei der Auslegung einer hochautomatisierten Roboterzelle, z.B. in der Verpackungsindustrie, in der Elektronikfertigung oder in der Lebensmittelproduktion, setzen Entwickler und Integratoren im Maschinenbau in der Regel auf eine aktuell verfügbare Bildverarbeitungstechnologie, die alle Anforderungen zum Zeitpunkt der Anlagenentwicklung erfüllen kann. Allerdings bleibt eine solche Anlage nur selten über Jahre hinweg unverändert: Takte werden im Lauf der Zeit schneller, Qualitätsansprüche höher, Prüfobjekte verändern sich in Bezug auf ihre Form, ihr Material oder die Anzahl und Art ihrer Prüfmerkmale. Möglicherweise machen solche Veränderungen auch technische Umstellungen von einfacher Kameratechnik auf innovativere Technologien wie Deep Learning, KI-basierte Klassifikationsvorgänge oder Echtzeit-Entscheidungen direkt an der Linie erforderlich. Selbst wenn die integrierte Bildverarbeitung vorausschauend mit Reserven ausgelegt wurde, stößt sie irgendwann an ihre Grenzen.
Christoph Siemon: „Der wesentliche Vorteil der Vision Box AGE-X6 besteht darin, dass sie intelligentere Prüfprozesse und eine flexible Anpassung an wechselnde Anforderungen ermöglicht.“
Genau hier beginnt die Herausforderung, erläutert Christoph Siemon, Vice President Sales und R&D des Friedberger Bildverarbeitungsunternehmens IMAGO Technologies: „Die Technik soll wachsen – aber der Platz im Schaltschrank bleibt gleich. Niemand will für jede neue KI-Anwendung die komplette Bildverarbeitungs-Hardware austauschen. Dieser Schritt war bislang jedoch oft notwendig, wenn die ursprüngliche GPU-Leistung nicht mehr ausreichte. Dieses strukturelle Problem hat viele Unternehmen bisher häufig stark ausgebremst.“
Insbesondere bei Systemen mit langen Produktlebenszyklen, wie sie unter anderem in der Pharma- oder Lebensmittelindustrie häufig im Einsatz sind, sind derartige Umstellungen kaum wirtschaftlich. Neben den hohen Kosten für das Re-Design von Bildverarbeitungssystemen bergen solche Veränderungen zudem zahlreiche Risiken für Maschinenhersteller: Die eingesetzte Software muss umfassend neu getestet werden, um fehlerhafte Abläufe sicher auszuschließen. Zertifizierungen verlieren ihre Gültigkeit und erfordern eine langwierige Aktualisierung. Der gesamte Engineering-Prozess wird dadurch so aufwendig und fehleranfällig, dass bestehende Systeme trotz eigentlich verfügbarer leistungsfähigerer GPU-Komponenten nicht auf ein höheres Leistungsniveau gehoben werden.
Rechenleistung, die mitwächst
Mit der Vision Box AGE-X6 hat IMAGO Technologies jetzt eine Bildverarbeitungsplattform entwickelt, die genau auf dieses Problem abzielt: Diese kompakte, lüfterlose Industrie-PC-Einheit erlaubt die einfache Anbindung von externen GPUs, Hochgeschwindigkeitsspeichern oder Kamera-Interfaces über leistungsstarke USB4-Schnittstellen, ohne das Basissystem zu wechseln. Grundlage der IMAGO-Neuvorstellung ist die Kombination aus Intel® Core™ Embedded CPUs der modernsten 14. Generation mit einer zukunftssicheren Architektur in Form von vier USB4-Schnittstellen mit einer Datenrate von bis zu 40 Gbit/s pro Schnittstelle zur Anbindung externer Geräte.
„Der wesentliche Vorteil der Vision Box AGE-X6 besteht darin, dass das vorhandene System immer bestehen bleiben kann und bei Bedarf nur die GPU oder andere externe Komponenten getauscht oder ergänzt werden“, betont Siemon. „Die vorhandene Software läuft dann ohne erforderliche Re-Zertifizierungen weiter und auch in Bezug auf die Verkabelung, die Panel-Montage und das Schaltschranklayout kann alles unverändert bleiben, wie es ist. Für Anwender bedeutet das einen enormen Zugewinn an Zukunftssicherheit: Das Bildverarbeitungssystem kann flexibel und ganz nach Bedarf mit den neuesten Kameratechnologien und mit hohen Datenübertragungsraten ausgestattet werden.“
Einheitliche Plattform für Serienmaschinenbauer
Das Hardware-Basismodell der AGE-X6 kann sowohl für klassische Bildverarbeitungsaufgaben als auch für KI-gestützte Anwendungen verwendet werden. Diese Eigenschaft macht die IMAGO-Entwicklung besonders für Serienmaschinenbauer attraktiv, die verschiedene Maschinentypen mit einer gemeinsamen Plattform betreiben möchten: Zum einen muss nur eine einzige Softwareversion gepflegt werden. Zudem kann das Gehäusedesign, die Montage und die Verkabelung für alle Maschinentypen identisch bleiben.
Die Vision Box AGE-X6 von IMAGO Technologies erlaubt die flexible, einfache Anbindung von externen GPUs, Hochgeschwindigkeitsspeichern oder Kamera-Interfaces, ohne das Basissystem zu wechseln
Als weiteren großen Vorzug nennt Siemon die Eigenschaft, dass sich die Rechenleistung oder die Schnittstellen des Systems je nach Applikation einfach per USB4 skalieren lassen: „Das spart Kosten in Entwicklung, Dokumentation und Wartung und sorgt für maximale Flexibilität im Produktportfolio.“
Zahlreiche Einsatzfelder
Die Vision Box AGE-X6 kann ihre Stärken überall dort ausspielen, wo Flexibilität, hohe Rechenleistung und Modularität gefragt sind. Diese Anforderungen finden sich in zahlreichen Anwendungsfeldern, unter anderem in der Verpackungs- und Logistikbranche: Dort besteht die Herausforderung häufig darin, mit nur einer Kamera komplette Paletten zu erfassen und dabei mehrere unterschiedlich positionierte Codes zuverlässig in einem einzigen Bild auszulesen. Die Vision Box AGE-X6 stellt dafür ausreichend Rechenleistung bereit, um hochauflösende Bilddaten schnell zu verarbeiten und selbst bei variierenden Codepositionen eine sichere und schnelle Multicode-Erkennung in Echtzeit zu gewährleisten. Wachsende Anforderungen wie beispielsweise höhere Prozessgeschwindigkeiten oder zusätzliche Codes lassen sich bei Bedarf durch die Anbindung zusätzlicher oder leistungsfähigerer externer GPUs abdecken.
In der Elektronikproduktion ist die zuverlässige Detektion kleinster Anomalien wie Mikrorissen, Lötfehlern oder fehlender Bauteile bei gleichzeitig hoher Produktionsgeschwindigkeit entscheidend für wirtschaftliche Abläufe. Die hohen anfallenden Datenmengen erfordern eine enorme Rechenleistung der eingesetzten Vision-Systeme. Die Vision Box AGE-X6 bewältigt diese Anforderungen in Kombination mit hochauflösenden Kameras und einer leistungsstarken CPU/GPU-Architektur, wodurch selbst komplexe Bildverarbeitungsalgorithmen in Echtzeit und mit maximaler Präzision ausgeführt werden können.
Vor allem in der Pharmabranche sowie in der Medizintechnik haben Leistungsanpassungen einzelner Subsysteme oft zeitaufwendige und kostspielige Re-Zertifizierungen zur Folge, wenn dafür die komplette Hardware ausgetauscht werden muss. Die Vision Box AGE-X6 löst dieses Problem, indem sie die GPU-Leistung modular über die integrierten USB4-Interfaces erweitert, ohne das zertifizierte System anzutasten. Langwierige neue Zulassungsverfahren sind damit hinfällig, was für Anwender einen wesentlichen wirtschaftlichen Vorteil bedeutet.
Die Liste der möglichen Einsatzfelder für die Vision Box AGE-X6 ließe sich nahezu endlos erweitern, so Siemon: „In praktisch jeder Branche führen schnellere Prozesse und anspruchsvollere Qualitätsstandards zu höheren Anforderungen an die eingesetzten Bildverarbeitungssysteme. Die Vision Box AGE-X6 gibt Maschinenbauern und Anwendern nun die Flexibilität, die sie für wirtschaftliche Anpassungen ihrer Anlagen benötigen.“
Text: IMAGO Technologies
Bilder: IMAGO Technologies / Adobe Stock Lubek
