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Mit dem Sparse-Modeling-Kit sollen sich Prüfsysteme entwickeln lassen, die nicht mehr von durchgängig optimalen Produktionsbedingungen abhängig sind.

Bild: Congatec

Vision-basierte Inspektionssysteme Erstes KI-Kit auf Basis von Sparse Modeling

27.11.2019

Congatec und Hacarus haben ein Embedded Computing Kit für Künstliche Intelligenz vorgestellt, das Sparse-Modeling-Technologie nutzt. Dadurch lassen sich mit nur wenigen Trainingsdaten hohe Vorhersage-Wahrscheinlichkeiten erzielen, was insbesondere für Vision-basierte Inspektionssysteme interessant ist.

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Bei Sparse Modeling handelt es sich im Wesentlichen um einen Ansatz zur Datenmodellierung, der sich darauf konzentriert, einzigartige Merkmale zu identifizieren. „Der Mensch ist in der Lage, Freunde und Familie anhand von Schlüsselmerkmalen wie Augen oder Ohren zu erkennen. Sparse Modeling integriert eine vergleichbare Logik in intelligente Bildverarbeitungssysteme“, erklärt Takashi Someda, CTO von Hacarus. Anders als konventionelle KI verarbeitet Sparse Modeling also nicht das gesamte Big-Data-Volumen, sondern nur wenige ausgewählte Daten.

Das von Congatec und Hacarus vorgestellte Embedded Computing Kit soll deshalb vor allem in Vision-basierten Inspektionssystemen von Vorteil sein; denn eine hohe Fertigungsqualität bedeutet entsprechend wenig Ausschuss. Mit 50 oder sogar noch weniger Bildern lässt sich laut den Herstellern ein neues Inspektionsmodell erstellen. Im Normalfall sind dafür 1.000 oder mehr Bilder erforderlich.

Da Sparse-Modeling-basierte Algorithmen Daten auf einzigartige Merkmale reduzieren, ist auch der Footprint dieser KI deutlich kleiner. Das ist ideal für lüfterlose Low-Power-Systeme, die im 24/7-Dauereinsatz nur einen begrenzten Energie-Spielraum haben, um KI zu integrieren.

Prüfsysteme auf individuelle Bedingungen trainieren

Das Kit, das Kunden über Hacarus beziehen können, kann Stand-alone oder als Add-on zu bestehenden Inspektionssystemen genutzt werden. Zu den Zielkunden gehören vor allem Visionsystem-Anbieter und Systemintegratoren, aber auch Maschinen- und Anlagenbauer, die Vision-basierte KI in ihren Geräten nutzen wollen, bislang aber davor zurückgeschreckt sind. Grund dafür war häufig, dass sie bei Kunden unterschiedliche Aufstellorte vorfanden und die Algorithmen dann aufwendig hätten anpassen müssen.

„Entwickler werden mit Sparse Modeling in die Lage versetzt, Prüfsysteme der nächsten Generation zu entwickeln, die sich auf individuelle Bedingungen trainieren lassen und somit überall funktionieren“, erklärt Christian Eder, Director Marketing bei Congatec. Laut ihm müssen somit nicht mehr überall optimale Bedingungen vorherrschen, wie etwa konstante Lichtverhältnisse. „OEM gewinnen auch mehr Flexibilität bei der Anpassung an sich ändernde Produktionsprozesse, was auf dem Weg zur industriellen IoT/Industrie-4.0-gesteuerten Losgrößenproduktion unerlässlich ist.“

Starter-Kit mit skalierbarer Hardware

Das neue Starter-Kit basiert auf Congatec-Hardware und Hacarus-Software. Es kann in jeder GigE- und USB-3.x-Umgebung eingesetzt und getestet werden.

Konzipiert wurde es auf der Grundlage von etwa handtellergroßen Computer-on-Modules und misst damit 173 mm x 88 mm x 21,7 mm. Neueste Intel-Atom- und Celeron-Prozessoren, die nun vollständig für die Serienproduktion verfügbar sind, tragen zu dieser Schlankheit bei, stellten aber gleichzeitig eine hohe Leistung sicher.

Trotz seiner geringen Größe verfügt das System über eine Vielzahl von I/Os, die unterschiedliche Konfigurationen ermöglichen. Als Standardschnittstellen stehen zweimal GbE (applikationsfertig für GigE Vison), einmal USB 3.0/2.0, viermal USB 2.0 und einmal UART (RS-232) bereit. Erweiterungen sind mit zwei Mini-PCIe (USIM-Sockel), einem mSATA-Sockel und 16-Bit-programmierbarem GPIO möglich. Der Eingangsspannungsbereich erstreckt sich von 9 bis 32 V.

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