Machine Vision – allgegenwärtig, schneller, und kostengünstiger dank Embedded Vision Systemen

  • Published April 2017

Die Anwendungen von automatischer Bildverarbeitung in der industriellen Fertigung, in medizinischen Geräten, im Verkehrswesen, bei Transport und Logistik sowie in Bio-Wissenschaften und Forschung ist oft eine Herausforderung, trotz der großen technischen Fortschritte in den letzten 10 Jahren. Mehrere Hardwarekomponenten, wie zum Beispiel Optiken, Kameras, Kabel und Elektronik zur Bilderfassung, Verarbeitung und Speicherung sind nötig und müssen auf hohe Datenraten und rechenintensive Algorithmen ausgelegt sein. Daher basieren klassische Bildverarbeitungssysteme auf leistungsstarken PCs.

Sobald jedoch nur ein paar weitere Anforderungen ins Spiel kommen, sind sogenannte Embedded Vision Systeme die beste, wenn nicht die einzige Lösung:

Vorgaben an Baugröße, Temperaturbereich oder mechanische Robustheit
Embedded Vision Systeme erlauben eine deutlich höhere räumliche Integration der Komponenten für Datenerfassung, Verarbeitung, Speicherung und Ausgabe. Im Gegensatz zu PC-Systemen, die für den Einsatz in der IT oder für Endverbraucher entwickelt wurden, lassen sich Embedded Systeme so optimieren, dass ihnen extreme Temperaturen, Vibrationen und mechanische Stöße nichts anhaben können. Hierbei kommt es auf die sorgfältige Wahl der Bauteile, Steckverbinder, Platinen und des Herstellungsprozesses an. Active Silion verfügt über mehr als 25 Jahre Erfahrung mit der Integration von elektronischen Komponenten für herausfordernde Anwendungen in den Bereichen Verteidigungstechnik, Seefahrt, Raumfahrt, Medizin und Automobil.

Langfristige Verfügbarkeit
Eingebettete Systeme haben zudem den Vorteil, dass ihre Bauteile spezifisch unter dem Gesichtspunkt der langfristigen Verfügbarkeit ausgesucht werden können. Das sorgfältige Management der Lieferantenkette bei Active Silicon stellt die Verfügbarkeit von Embedded Systemen bei gleichbleibender Bauform, Schnittstelle und Funktion typischerweise für mindestens 10 Jahre sicher.

Verarbeitungsgeschwindigkeit und Leistungsaufnahme
Bildverarbeitung zeichnet sich durch hohe Datenmengen aus, da jedes Bild aus einer großen zweidimensionalen Pixelmatrix mit Millionen bis mehreren zehn Millionen Einträgen besteht. Dabei besteht jedes Pixel aus bis zu 16 bit für Grauwerte oder 24 bit und mehr für Farbwerte. Zusätzlich liefern Kameras mit hohen Bildraten mehrere Dutzend, wenn nicht hunderte oder sogar tausende Bilder pro Sekunde.

Selbst high-end-CPUs sind nicht in der Lage auch nur wenig komplexe Algorithmen auf diese Datenflut anzuwenden. Moderne GPUs sind eine Lösung, wenn auch leistungshungrig und kostspielig. Stattdessen können neueste Field-Programmable Gateway Arrays (FPGAs) für parallele Datenverarbeitung optimiert werden und sind daher ideal geeignet für Bilder und Video-Streams. Trotz vergleichsweise niedriger Taktgeschwindigkeiten und sehr geringer Leistungsaufnahme arbeiten sie schneller als universelle GPUs und CPUs, je nach Algorithmus. Die neuesten Architekturen vereinen CPU und FPGA und bieten so die Möglichkeit zur effizienten Implementierung von Algorithmen, die auf paralleler und serieller Datenverarbeitung basieren.

Preisdruck
Da Embedded Vision Systeme auf die Anforderungen einer spezifischen Anwendung zugeschnitten sind, kann die Auswahl der richtigen Komponenten und die Optimierung des Produktionsprozesses die Herstellungskosten erheblich senken.

Die direkt einsetzbaren Embedded Solutions und modularen Systeme von Active Silicon ermöglichen eine schnelle Marktreife und deutlich geringere Entwicklungskosten.

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