Inteligentne kamery dla aplikacji Przemysłu 4.0 i algorytmów sztucznej inteligencji (AI)

Inteligentne kamery łączą możliwość przechwytywania obrazu wysokiej jakości i wydajne algorytmy przetwarzanie obrazu w obudowie klasy przemysłowej, dzięki czemu są idealną platformą przetwarzania obrazu dla zastosowań Przemysłu 4.0 i sztucznej inteligencji (AI).

Rynek przemysłowego przetwarzania obrazu rozwinął się bardzo dynamicznie w ostatnich latach i dziś trudno wyobrazić sobie bez niego wiele branż. Coraz więcej zastosowań jest objętych technikami obrazowania, na przykład w celu uczynienia procesów produkcyjnych tak elastycznymi
i wydajnymi, jak to tylko możliwe. W przeszłości rozwiązania do przetwarzania obrazu były zwykle opracowywane przez wysoce wyspecjalizowanych integratorów systemów, ale obecnie użytkownicy końcowi i producenci OEM coraz częściej robią to niezależnie. Podstawą do tego są wysokiej jakości
i łatwe w użyciu kamery kompatybilne ze standartem GenICam™, wydajne standardowe komputery przemysłowe do przetwarzania danych obrazu oraz wygodne i elastyczne programowanie aplikacji, np. z Pythonem™ lub openCV.

Baumer łączy to wszystko w swoich inteligentnych kamerach AX klasy przemysłowej. Upraszczają one stworzenie systemu kontroli wizyjnej i ułatwiają realizację bieżących zadań, takich jak integracja AI i Deep Learning, a także wdrożenie w środowiskach Przemysłu 4.0.

AI i Deep Learning uzupełniają przemysłowe przetwarzanie obrazu

Rynek sztucznej inteligencji w przetwarzaniu obrazu wciąż się powiększa. Nie powinno to nikogo dziwić – przetwarzanie obrazu ze złożonymi danymi obrazu szczególnie dobrze nadaje się do wykorzystania algorytmów opartych na sztucznej inteligencji. Wspierane są one przez dostępne i łatwe w użyciu zestawy SDK (Software Development Kits), takie jak TensorFlow i Caffe.

Rys. 1: Swobodnie programowalne inteligentne kamery AX łączą w sobie solidną technologię kamer przemysłowych, wiodące na rynku moduły AI NVIDIA® Jetson™ i wysokowydajne czujniki Sony® CMOS, tworząc łatwo programowalną platformę przetwarzania obrazu.

Modele AI specjalnie nauczone do współpracy z zadaniami takimi jak monitorowanie materiałów sypkich lub rozpoznawanie pozycji obiektów w aplikacjach do przetwarzania obrazu, również wspierają ten trend.

Jednak klasyczne procesory główne (CPU, jednostka centralna) nie nadają się zbyt dobrze do pracy z sieciami neuronowymi. Dlatego często stosuje się wysokowydajne procesory graficzne (GPU, Graphics Processing Unit) lub specjalnie zoptymalizowane, specyficzne dla aplikacji układy scalone (ASIC, Application Specific Integrated Circuit), które ze względu na wysoce równoległą architekturę lepiej nadają się do tego typu obliczeń sieciowych. Inteligentne kamery AX łączą te dwa aspekty bezpośrednio i są wyposażone w wiodącą na rynku platformę NVIDIA® Jetson™, która oprócz wysokowydajnego procesora graficznego zapewnia również układy ASIC zaprojektowane specjalnie dla sztucznej inteligencji w postaci rdzeni DLA (rdzeni akceleratora głębokiego uczenia). Na przykład osiągają do 300 kl./s dla klasyfikacji obiektów wspieranej przez sztuczną inteligencję. Między innymi tak wysokie wskaźniki obrazowania i klasyfikacji pomagają jeszcze bardziej zwiększyć bezpieczeństwo współpracy szybko działających robotów z ludźmi. Oprócz zadań AI inteligentne kamery mogą być również wykorzystywane do klasycznego przetwarzania obrazu. Na przykład obrazy błędów można skompresować w formacie JPEG i wysłać bezpośrednio do chmury w celu dalszego szkolenia i ulepszania istniejącej sieci neuronowej.

Kolejna zaletą dzięki podejściu opartemu na systemie Linux®, jest możliwość dowolnego wybrania języka programowania zależności od aplikacji, można elastycznie stosować biblioteki przetwarzania obrazu lub interfejsy API (interfejsy programowania aplikacji) od dostawców zewnętrznych, a także niestandardowe algorytmy używane w sposób chroniony.

Przemysł 4.0 i wizja brzegowa dla jednostkowych partii produkcyjnych.

Przemysł 4.0 oferuje znaczny wzrost wydajności i redukcję kosztów dzięki pełnej cyfryzacji od projektu produktu po produkcję i dystrybucję. Inteligentne kamery AX realizują swoją pełną moc jako urządzenia pomiarowe lub do kontroli jakości w zakładach przemysłowych, które elastycznie wytwarzają różne warianty produktów lub wytwarzają produkty w pojedynczych partiach. Na przykład wymagane informacje o danym obiekcie testowym można uzyskać bezpośrednio z chmury, aby sprawdzić specyficzne cechy zamówienia klienta. Wynik kontroli może być przekazany do PLC. Jeśli przetwarzanie danych odbywa się bezpośrednio w kamerze, jak ma to miejsce w przypadku inteligentnych kamer AX, określa się to jako wizja na krawędzi lub wizja brzegowa.

Rys. 2: Obsługa szerokiej gamy interfejsów umożliwia prostą i szybką integrację systemów oraz elastyczną wymianę danych w zintegrowanych aplikacjach.

W celu zmniejszenia przepustowości i zaoszczędzenia dodatkowych komponentów, takich jak komputery przemysłowe, kable lub karty interfejsu z przetwarzaniem brzegowym, w porównaniu z konwencjonalnymi systemami kamer komputerowych, inteligentne kamery mają szeroką gamę zgodnych ze standardami interfejsów dla Ethernet, RS232, USB 3.0 i HDMI. Użytkownicy korzystają w ten sposób z największej możliwej elastyczności w projektowaniu systemu, komunikacji z innymi systemami oraz wymianie danych.

Inteligentne kamery: platformy przetwarzania obrazu dziś i jutro

Napędzany trendami AI i Deep Learning, a także Industry 4.0 i przetwarzania brzegowego, rynek przetwarzania obrazu będzie nadal przechodził poważne zmiany w nadchodzących latach. Wiele zadań, które są obecnie wykonywane przy użyciu konwencjonalnych systemów kamer PC, będzie w przyszłości jeszcze łatwiejszych do realizacji dzięki swobodnie programowalnym platformom przetwarzania obrazu, takim jak inteligentne kamery AX. Moc obliczeniowa modułów NVIDIA® Jetson™, otwartość systemu i obsługa ustalonych standardów, które pozwalają programistom na łatwe korzystanie z istniejących bibliotek, narzędzi i modeli AI będą odgrywać decydującą rolę w ich sukcesie. W połączeniu z solidną, przemysłową i zoptymalizowaną termicznie konstrukcją, szeroką gamą interfejsów i wysoką jakością obrazu w oparciu o najnowsze przetworniki CMOS firmy Sony®, inteligentne kamery AX stanowią idealną platformę przetwarzania obrazu na dziś i na przyszłość.

Źródło: www.baumer.com/smart-cameras

Zapraszamy do kontaktu w razie dodatkowych pytań:

Michał Kassak

tel. 694 467 161

e-mail: michal.kassak@newtech.com.pl