Modular Vision MX8M-Plus: Verwendung einer NPU für maschinelles Lernen in einem HMI Vorschlag für Anwendungsfall: HMI auf einer industriellen Automatisierungsmaschine eine Kamera, die AOI (automatisierte optische Inspektion) durchführt, bringt Bilder eines gerade montierten Produkts über Ethernet oder USB in das HMI Die NPU enthält einen Algorithmus, der das eingehende Bild auf kritische Parameter analysiert (z. B. Farbe, Form, relative Positionen und Längen) Das HMI bietet daher eine Benutzeroberfläche, Edge AI und IoT, um mit den Ergebnissen der AOI umzugehen
Intelligentere Qualitätskontrolle: AOI mit HMI vereinen
Die automatisierte optische Inspektion (AOI) ist seit langem ein Eckpfeiler der industriellen Automatisierung, insbesondere in der Elektronikfertigung. AOI-Systeme können jedoch erhebliche Integrationsprobleme verursachen, da sie hochspezialisierte Hardware verwenden, die erforderlich ist, um den enormen Rechenanforderungen der Computer Vision gerecht zu werden.
Eine vielversprechende Lösung besteht darin, AOI-Algorithmen von spezialisierter Hardware auf die universellen Computer zu migrieren, die die Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) betreiben. HMI-Geräte, auch Panel-PCs genannt, integrieren ein Touch-Display mit einer eingebetteten Computerplattform und Peripherieschnittstellen in einem einzigen Gehäuse, das für den Einsatz in industriellen Umgebungen geeignet ist. Die Prozessoren in modernen HMI-Systemen bieten außergewöhnliche Leistung, einschließlich integrierter künstlicher Intelligenz (KI)-Beschleuniger, die helfen können, AOI auf die nächste Stufe zu heben. Dies ist eine praktische Option, da HMI- und AOI-Systeme normalerweise zusammenarbeiten, wobei menschliche Bediener ein HMI verwenden, um das AOI-System zu trainieren, seinen Betrieb zu überwachen und bei Bedarf einzugreifen.
Vorteile der Integration von AOI und HMI
Die heutige Fertigung erfordert eine nahtlose Zusammenarbeit zwischen mehreren Maschinen, Steuerungssystemen und Softwarelösungen, um einen effizienten Produktionsfluss aufrechtzuerhalten. Die Verwendung des HMI als Grundlage für diese Integration vereinfacht die Angelegenheiten erheblich.
In diesem Setup bringen AOI-Kameras Bilder von montierten Produkten, während sie sich noch auf der Montagelinie befinden, zum HMI und adressieren mehrere Herausforderungen:
- Durch die Kopplung von AOI und HMI können Techniker das AOI direkt an der Fertigungslinie trainieren. Dies führt zu besseren Ergebnissen, da Faktoren wie die Lichtverhältnisse auf dem Fabrikboden berücksichtigt werden.
- Systeme müssen sich schnell an neu eingeführte Produkte oder Produktionsänderungen anpassen, ohne lange Umrüstzeiten zu verursachen. Die Integration von HMI und AOI erleichtert dies.
- AOI-Systeme können falsche Negative (fehlerhafte Komponenten übersehen) oder falsche Positive (gute Komponenten als defekt markieren) erzeugen, was Nachprüfungen und manuelle Eingriffe erfordert – eine Aufgabe, die ein HMI benötigt.
Eine intuitive Benutzeroberfläche erleichtert all diese Aufgaben. Daher ist es entscheidend, nach einem modernen HMI mit einem großen, hochwertigen Display zu suchen.
Neben den technischen Vorteilen reduziert die Kombination der AOI- und HMI-Computerplattformen die Kosten für den Gerätekauf und die laufende Wartung.
Manufacturing Execution Systems und IIoT-Integration
Moderne HMI-Hardware kann auch die Konnektivität bereitstellen, die erforderlich ist, um AOI mit Manufacturing Execution Systems (MES) und Industrial Internet of Things (IIoT)-Plattformen zu integrieren. Diese Integration ermöglicht es Herstellern:
- Qualitätskennzahlen über die gesamte Produktionslinie hinweg zu verfolgen.
- Trends zu identifizieren, die auf aufkommende Probleme hinweisen könnten.
- Inspektionsdaten mit anderen Fertigungssystemen zu teilen.
- Updates für Inspektionsalgorithmen über mehrere Systeme hinweg bereitzustellen.
- Qualitätskontrollprozesse in Echtzeit zu überwachen und zu optimieren.
Diese Fähigkeiten heben ein kombiniertes HMI + AOI-System über einen bloßen Kontrollpunkt in der Produktionslinie hinaus. Sie machen einen Inspektionspunkt zu einem kritischen Element der gesamten intelligenten Fabrik.
SECO-Lösung mit SMARC-Modul und KI-Verarbeitung
Um Unternehmen dabei zu helfen, ihre Produktionsumgebungen mit intelligenterem AOI zu verbessern, hat SECO das Modular Vision 10.1 MX8M-Plus entwickelt. Dieses All-in-One-HMI kombiniert Funktionen wie:
- Robustes 10,1-Zoll-Touchscreen mit 400 cd/m² Helligkeit für einfache Lesbarkeit in der Fabrik.
- Einen NXP i.MX8M Plus Mikroprozessor mit einer neuronalen Verarbeitungseinheit (NPU), die 2,3 TOPS KI-Leistung liefert.
- Einen Hochleistungs-GPU für flüssige Benutzeroberflächen.
- Gigabit Ethernet, USB-C und USB 2.0 Anschlüsse (unter anderem Schnittstellen).
- RS-232, RS-485, GPIO und andere Schnittstellen für die Verbindung mit benachbarten Geräten und Sensoren.
- Vier Montagemöglichkeiten (Panel-, Flush-, Rück- und VESA-Montage) für maximale Flexibilität bei der Integration in Industriemaschinen.
Mit dieser Hardware kann das Modular Vision 10.1 MX8M-Plus über USB oder Ethernet eine Verbindung zu einer Kamera herstellen, die Kameradaten mit seiner NPU verarbeiten (was Bildoperationen wie Merkmalsextraktion und Identifikation erleichtert) und die Ergebnisse auf einem hochwertigen Bildschirm anzeigen.
Die Plattform wird von Clea OS betrieben, einem Yocto Linux-basierten Betriebssystem, das plattformübergreifende Konsistenz, verbesserte Sicherheit und nahtlose Integration in IoT-Netzwerke unterstützt. Clea OS umfasst die Bibliotheken, die erforderlich sind, um die Orchestrierung von Edge-IoT-Daten (Sammlung und Verarbeitung) für minimierte Latenz und anschließende Kommunikation in die Cloud für unternehmensweite Nutzung zu erleichtern. Dies umfasst die Bereitstellung von KI-basierten Algorithmen. Das Betriebssystem enthält auch einen voll ausgestatteten Gerätemanager und Plattform-Sicherheitsfunktionen. Clea OS ist Teil des Clea-Ökosystems, das eine Reihe von Tools für Gerätemanagement, Datenorchestrierung und Cloud-Konnektivität umfasst.
Fazit
Moderne Produktionsumgebungen erfordern intelligente Fertigungssysteme, insbesondere für Aufgaben wie AOI. Der Erfolg hängt von hoher Integrationsdichte und innovativen KI-Algorithmen ab. SECO erfüllt diese Anforderungen, indem es vollständige Systeme bereitstellt, die eingebettete Verarbeitung, Touch-Display, Kamera- und Industrieausrüstungs-Konnektivität, ein IoT-fähiges Edge-Linux-Betriebssystem und eine unternehmensgerechte IoT-Software-Suite kombinieren – für eine schnelle Bereitstellung in industriellen Umgebungen.
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