Null Reaktionszeit Bildauswertung und Maschinensteuerung unter Echtzeitbedingungen

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1 SILICONSOFTWARE Null Reaktionszeit Bildauswertung und Maschinensteuerung unter Echtzeitbedingungen Folie 1

2 Silicon Software - Der 100% Framegrabber Fokus Gründung 1997: Der erste programmierbare Framegrabber. Über 16 Jahre in der industriellen Bildverarbeitung 30 Mitarbeiter an den Standorten in Mannheim/Deutschland und Nashua/USA 100% fokussiert auf Framegrabber. Das moderne Konzept des Framegrabbers: Smart, flexibel, digital. Die drei Schlüsselvorteile Qualität aus Deutschland. Einfache Bedienung. Service und Support im Fokus. Das Alleinstellungsmerkmal: VisualApplets Vision und Mission Wir machen basierte Bildverarbeitung für unsere Kunden nutzbar Folie 2

3 Anforderungen an ein Online-Inspektionssystem Echtzeitbedingung Minimale Latenz Deterministisches System Systemkomponenten Kamera: Sensortyp, Geschwindigkeit, Datenschnittstelle Hardware für Bild- und Signalverarbeitung: Leistungsfähigkeit, Flexibilität, Skalierbarkeit Software für Bild- und Signalverarbeitung (Echtzeit-)Betriebssysteme, SDK(s), BV-Software Aktorensteuerung (z.b. Motoren, Ventilsteuerung) Beleuchtung Kosten: System, Entwicklung und Wartung Applikationsbeispiele: Videos Dartscheibe Folie 3

4 Klassisches Bild- und Signalverarbeitungssystem Standardanwendung: Industriekamera über Bildeinzugskarte/Standardschnittstelle an PC Bildverarbeitung auf einer leistungsfähigen CPU Nutzung einer MV Bildverarbeitungssoftware oder eigene Software Separate I/O Karte zur Steuerung von Peripherie (z.b. Aktoren) DSP IO Karte Typische Herausforderungen: Realisierung einer Echtzeitfähigkeit (Einhaltung von max. Latenzen) Umsetzung der geforderten Algorithmen - Qualitätsvorgaben Gesamtentwicklungsaufwand Energieverbrauch Multi-Komponenten-System mit erhöhtem Fehlerrisiko Wartungsaufwand für heterogenes System (Upgrades, Systemänderungen) Bildverarbeitungs- & Signalsteuerungs- Software Industriekamera CPU Standard Framegrabber Folie 4

5 Das Silicon Software Lösungskonzept: Integrierte Bild- und Signalverarbeitung (1) microenable V-Serie - Basis-Hardware für Echtzeit Bild- und Signalverarbeitung Kompakte Lösung - Flexibel programmierbar, basiert Unterstützung vieler Industriekamera-Schnittstellenstandards General Purpose I/O (bis zu 32 Ein- und Ausgängen): Modulares Konzept, unterstützt LVTTL, TTL (5V-24V, optoentkoppelt), RS422, kundenspezifisch Vorteile: Echtzeitfähigkeit Minimale Latenzen One-Device Design Industriekamera GPIO Programmierbare Bildverarbeitungskarte On-board Bildverarbeitungs- & Signalsteuerungs- Hardware Framegrabber Familie: microenable V-Series Folie 5

6 Das Silicon Software Lösungskonzept: Integrierte Bild- und Signalverarbeitung (2) Integrierte Entwicklungsumgebung VisualApplets Programmierung in einem Software-Environment Graphische Programmierung: Schnell, flexibel UND effizient Bildverarbeitung und Signalverarbeitung von der Idee zur Lösung in 15min. VisualApplets Key Facts Datenflussprogrammierung mit Unterstützung komplexer Netzwerke Über 200 Funktionen in 14 Bibliotheken High-Level Simulation Echtzeit-Ressourcenanzeige Einfache Synchronisation Hardware-unabhängig Ausrichtung auf Software-Ingenieure und Hardware-Entwickler Folie 6

7 VisualApplets Echtzeit-Bildverarbeitung VisualApplets Basis-Bibliotheken Bild-, Zeilen- und Pixel-Bearbeitung, Filter, Farbverarbeitung, Morphologie, Blob, 3D und vieles mehr UND eine umfangreiche Signalbibliothek Konzept ist optimiert für minimale Systemlatenzen Keine zusätzliche durch on-board Bildpufferung Operatoren sind optimiert für minimale Latenzen Beispiel Blob-Operator Design Industriekamera VisualApplets Projekt Blobanalyse Folie 7

8 VisualApplets: Echtzeit-Signalverarbeitung VisualApplets Lösung: Signalgenerierung basierend auf Ergebnissen der Bildverarbeitung Steuerung von externen Geräten (Aktoren, DA-Wandler, Beleuchtung,..) Synchronisation mit externen Signalen Beispiele für Signal-Operatoren: Signalgenerator Signalperiodenmessung Software Interrupt Generierung Bildsignal Synchronisation (Bildanfang, -ende, ROI) Industriekamera Signalverarbeitungsbibliothek Folie 8

9 Integrierte Designlösung - Beispielprojekt 1: Berechnung CenterOfGravity mit serieller Ausgabe GPIO Input: Zeilenkamera Camera Link Full: 850 MB/s Output 1: Synchr. Ausgabe der CoG-Werte über GPIO Output 2: Monitoring-Bild über DMA-Kanal: 850 MB/s Zeilenfrequenz: 37 khz Folie 9

10 Beispielprojekt 2: Schweißprozesssteuerung Bild- und Signalverarbeitungssaufgabe: Geschwindigkeitsbestimmung für die Steuerung der Intensität eines Laserscanners Anforderung und Lösung Implementierung Block-Pattern-Matching Blockgröße: 32x32 bis 256x256 Pixel, Anzahl 8 Max. Framerate: 10 khz Maximale Bildgröße: 2048x2048 Pixel Latenz (nach Bildtransfer): 60 μs Laserscanner-Steuerung über Bit-serielles Protokoll, Datenübertragung mit 10 khz, 12 bit Nutzdaten, DAC-Ansteuerung, optoentkoppelt Kamera Datenraten bis zu 850 Mb/s Framegrabber : Algorithmik PC: - Programmierung I/O D/A Laser- Steuerung Weitere Informationen: Fraunhofer ILT, Aachen in Kooperation mit Silicon Software Folie 10

11 Beispielprojekt 3: Schüttgutsortierung Bildverarbeitungsaufgaben: Aussortierung von Fremdkörpern oder Fehlprodukten Farbanalyse auf Farbreinheit bzw. Art der Farbabweichung Formprüfung von farblich auffälligen Objekten und Größe Anwendungsanforderung: Förderbandgeschwindigkeit von 3m/s Auflösungsanforderung 5mm Auswertungszeit unter 70ms Ansteuerung von 200 Luftdruckdüsen über Magnetventilen Farbzeilenkamera Hintergrund Bildverarbeitungskarte On-board Bild-, Farb- & Signalverarbeitung Branchen: Recycling, Mineraliensortierung, Textil, Nahrungsmittel und weitere Sortierung 1 Sortierung 2 TIPP: Folie 11

12 Zusammenfassung: Echtzeit Bild- und Signalverarbeitung Innovative Systemlösung: Kombiniert enorme Rechenleistung mit Echtzeitgarantie Erlaubt Kunden einen Innovationsvorsprung durch individuelle Produkte Ermöglicht kosten-effiziente One-Board Lösung Unterstützt breite Palette an programmierbaren Framegrabbern LVDS VisualApplets: Integrierte Entwicklungsumgebung für s Höchste Produktivität Ermöglicht Applikations-/Software-Ingenieuren den Zugang zur Bildverarbeitung Technologie-unabhängig und skalierbar zukunftssicher Folie 12

13 Einstieg leicht gemacht Nutzen Sie die VisualApplets Workshop Angebote bei Stemmer Imaging und Silicon Software Stemmer Imaging ist ein zertifiziertes VisualApplets Design Center, das Beratung, Support und Entwicklungsdienstleistungen anbietet. Folie 13

14 SILICONSOFTWARE bedankt sich für Ihre Aufmerksamkeit und Ihr Interesse. Wir beantworten nun gerne Ihre Fragen! Sie finden uns in der Ausstellung an dem Demonstrator Ball-on-Plate Ihre Ansprechpartner während des Technologie-Forums: Uwe Gieseler Björn Rudde Dr. Holger Singpiel Folie 14