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Industrielle Automation 3/2018

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Industrielle Automation 3/2018

Verwandlungskünstler

Verwandlungskünstler Vision-App-basierte Kameras und Sensoren bieten dank dynamischer Interaktions-Schnittstelle universelle Einsatzmöglichkeiten Es ist heute kaum noch vorstellbar: ein Smartphone ohne Apps. Die kleinen Applikationen machen unsere Mobiltelefone „klug“ und dienen uns rund um die Uhr sowie überall als universelle Assistenten mit beliebig wechselnden Aufgaben. Von dem App-basierten Ansatz profitiert auch die Bildverarbeitung, denn dank ihr werden aus Kameras und Sensoren Vision-Sensoren nach Maß. Dipl.-Ing. Heiko Seitz ist technischer Redakteur bei der IDS Imaging Development Systems GmbH in Obersulm 01 Das wandlungsfähige Embedded Vision System im IP65 geschütztem Gehäuse ist auch als Boardlevel-Variante erhältlich In einer klassischen Vision-Anwendung sind Kamerabilder nur Mittel zum Zweck. Diese großen, rechen- und zeitintensiven Daten von Industriekameras werden kontinuierlich über teilweise weite Strecken an PCs übermittelt, wo sie ausgewertet werden. Erst durch nachgelagerte Bildverarbeitung entstehen daraus anwendungsrelevante Informationen. Das Internet der Dinge (IoT) vernetzt dagegen „smarte“ Geräte, die Zustände oder Merkmale ihrer Umgebung selbst auswerten und nur wenige, aber anwendungsrelevante Daten als Ergebnisse an PCs oder Prozesssteuerungen übermitteln. Klassische Vision-Sensoren wie Barcodeleser bieten aber oft nur wenige vor definierte Aufgaben und ihre Funktionalität ist meist nicht erweiterbar. Die Lösung ist ein Vision- App-basiertes Gerät, das verschiedene Aufgaben erledigen kann. Durch den Einsatz von Apps ist dieses wandlungsfähige Gerät schnell konfiguriert und in Betrieb genommen. Kommunikation mit jeder Maschinensteuerung IDS NXT steht für eine neue Generation von Vision-App-basierten Kameras und Sensoren. Ihre Bildverarbeitungs-Engine liefert vorverarbeitete Daten zur Weiterverarbeitung an einen PC oder fertige Ergebnisse, mit denen auch direkte Prozessentscheidungen eigenständig und PC-unabhängig möglich sind. Mit dem Appbasierten Ansatz können wiederkehrende Vision-Aufgaben in kurzer Zeit eingerichtet und gewechselt werden. Die Lagerhaltung unterschiedlicher Vision-Sensoren für verschiedene Aufgaben entfällt. Der IDS NXT Vegas ist der erste Sensor dieser Gerätefamilie. Anwendungsrelevante Events meldet er selbstständig über seine GPIOs. Für den Austausch von Ergebnissen ist der Sensor mit generischen Datenschnittstellen ausgestattet. Das serielle RS-232 Interface kann nach eigenen Anforderungen konfiguriert werden. Eine App bestimmt, welche Daten übertragen werden und wie diese zu interpretieren sind. Der IDS NXT 68 INDUSTRIELLE AUTOMATION 3/2018

Vegas kommuniziert mit jeder Maschinensteuerung, die auch dieses Interface nutzt. Durch verfügbare Gateways sind auch Anlagen mit alternativen Protokollen adressierbar. Der Restful (Representational State Transfer) Webservice stellt eine TCP/IP-Kommunikation bereit, über die auch sämtliche IDS NXT Geräteparameter inkl. der Apps konfiguriert werden. Er ist sowohl über das http-Protokoll als auch die gesicherte Variante HTTPS mittels der Standard-Methoden GET, POST, PUT, PATCH usw. erreichbar. Dies macht den Sensor nicht nur plattformunabhängig, sondern durch die weite Verbreitung der REST-Infrastruktur auch vielseitig in unterschiedlichsten Anwendungen nutzbar. Der IDS NXT Vegas ist durch das App-basierte System so wandlungsfähig wie ein Smartphone und durch seine integrierte Flüssiglinse, LED-Beleuchtung und einen ToF-Sensor (Time-of-Flight) zur Abstandsmessung in unterschiedlichsten Aufgaben der Bildverarbeitung einsetzbar. Er kann weder Standard-Industriekameras noch hochspezialisierten Smartkameras oder klassischen Vision- Sensoren zugeordnet werden. Einsatz findet er, wenn ein Gerät mit hoher Anwendungsvielfalt benötigt wird. Als Boardlevel-Variante ist er zudem interessant für den OEM-Gerätebau. Als vollständige Embedded-Vision-Komponente vereinfacht er das Design-In in eigene Geräte-Hardware und Software. Freie und flexible Programmierung Dank des App-basierten Systems ist der Sensor so wandlungsfähig wie ein Smartphone. Neue Funktionen lassen sich bei dieser Gerätegeneration so einfach installieren wie Apps auf einem Smartphone. Grundlage dafür ist die Plugin-fähige Gerätefirmware. Neben bereits fertigen Standard-Aufgaben lassen sich mit dem IDS NXT App-Development- Kit auch individuelle Aufgaben erstellen. Komplexere Aufgaben ver teilen sich dabei auf mehrere Apps. Vision Apps verarbeiten Bild daten und erzeugen daraus Ergebnisse. Um die Gerätekommunikation und den Datenversand kümmert sich eine andere App. Die Ein- und Ausgänge der Apps werden dazu miteinander verknüpft. So entsteht ein modulares System aus wiederverwendbaren NXT App-Bausteinen. IDS NXT Vision Apps werden in C++ frei und flexibel programmiert. Der App-Entwickler wird durch die IDS NXT-Bibliotheken unterstützt und kann sich so auf die eigentliche Aufgabe seiner Vision-App konzentrieren – die Bildverarbeitung. Die IDS NXT- Firmware wird mit einer vorinstallierten Halcon Embedded Runtime ausgeliefert, deren Algorithmen in vollständigem Umfang zur Verfügung stehen. Die Integration der Halcon Bildverarbeitung erfolgt über das C++-Interface oder durch komplette Skripte mittels der HDevEngine. Letzteres garantiert, dass die Bildverarbeitung vollständig plattformunabhängig an einem Desktop PC mit der Halcon Entwicklungsumgebung (HDevelop) erstellt und getestet werden kann, bevor sie in der Vision-App zum Einsatz kommt. Der Weg von einem Halcon Skript zu einer vollständigen App-basierten Bildverarbeitungslösung mit einem IDS NXT Vegas erfordert nur wenige Schritte. Mit dem IDS NXT Cockpit werden fertige Vision- Apps installiert und aktiviert. Während der Entwicklungsphase unterstützen die Build-Werkzeuge auch das Remote-Debuggen der entwickelten Vision-Apps. Durch optionale herstellerspezifische 02 Das offene App-basierte System mit dynamischer Interaktions- Schnittstelle ist universell erweiterbar und ermöglicht damit eine hohe Anwendungsvielfalt SSL-Schlüsselpaare (Private/Public-Key) in selbst programmierten Vision-Apps und der IDS NXT-Firmware kann die Ausführung auf eigene IDS NXT-Geräte beschränkt und damit das „eigene Wissen“ gegen Missbrauch geschützt werden. Durch Interaktionselemente aus der IDS NXT-Vision-App- Bibliothek wird die Bildverarbeitung automatisch mit der Außenwelt verbunden. Spezielle C++ Klassen stellen Aktionen, Konfigurationsparameter, Ergebnisse und Datenquellen zur Verfügung. Neben den Einsprung-Funktionen innerhalb des App-Sourcecodes wird die Interaktionsschnittstelle über den zentralen Restful Webservice bereitgestellt. Rest Clients sind damit ohne Aktualisierung in der Lage, jede zuvor unbekannte App zu konfigurieren. Das IDS NXT-Cockpit erzeugt zudem für jede App ein stets aktuelles GUI (Graphical User Interface), was es zu einem universellen Konfigurationstool macht. Die Programmierung einer eigenen, angepassten Client-Anwendung ist damit nicht notwendig. www.ids-imaging.de Anzeige KERNKOMPETENZ LED Beleuchtungen für die Bildverarbeitung +49 7132 99169 0 www.falcon-illumination.de INDUSTRIELLE AUTOMATION 3/2018 69 Falcon.indd 1 06.02.2018 14:45:58

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