15.05.2018

Sensor Integration Machine

In der smarten Fabrik sind vermehrt Aufgaben der automatisierten Qualitätskontrolle, Prozessanalyse und vorausschauenden Wartung gefordert, die aber ohne geeignete Sensorik und nachgelagerte Dateninterpretation nicht zu realisieren sind. Die einfache Einbindung der Sensoren ist dabei Voraussetzung für eine wirtschaftliche Umsetzung. Somit wird mit der zunehmenden Komplexität sensorbasierter Lösungen auch die individuelle Programmierung der Sensoren immer wichtiger. Das Eco-System AppSpace von Sick berücksichtigt dies.


Für Mehrkamerasysteme mit zusätzlichen optoelektronischen Sensoren bietet die SIM4000 in Kombination mit AppSpace ein leistungsstarkes Modul und bietet klare Vorteile gegenüber klassischen IPC-Systemen.
Bild: I-Mation GmbH

Es handelt sich um eine gemeinsame Programmierplattform für verschiedene Sensortechnologien. Der Anwender erhält die Freiheit, Apps zu entwickeln, die spezifisch auf die Anforderungen der jeweiligen Applikation angepasst sind und zwar nicht nur für bildverarbeitende Sensoren, sondern auch für optoelektronische oder 3D-Lidar.

Programmierplattform AppSpace

AppSpace beinhaltet sowohl die Hardware in Form von programmierbaren Sensoren und Geräten, als auch zwei Softwaretools. Der Softwarebaustein AppStudio dient zur Applikationsentwicklung von Sensor-Apps auf programmierbaren Sensoren und der AppManager unterstützt den Anwender bei der Implementierung und Verwaltung der Apps im Feld. Die Skriptsprache Lua ist Basis für die Entwicklung der Apps im AppStudio. Neben flexiblen Programmiermöglichkeiten bietet die Plattform auch Zugang zu den gerätespezifischen Algorithmen, die in Form einer API in programmierbaren Sick-Sensoren hinterlegt sind. Die API umfasst alle notwendigen Werkzeuge zur Programmierung der Sensor-App, wie Bildeinzug, Beleuchtungssteuerung, I/Os, Kommunikationsschnittstellen und die Sick eigene Bildverarbeitungsbibliothek. Für Vision-Applikationen besteht zudem die Möglichkeit Halcon-Prozeduren in die App einzubinden. Die Halcon-Bibliothek stellt mit über 2.000 verfügbaren Operatoren die notwendigen Tools zur Verfügung, um auch komplexeste Bildverarbeitungs-Applikationen zu lösen. Der Einstieg in AppSpace und Lua-Scripting ist einfach. Die verfügbare Dokumentation, zahlreiche Beispiel-Apps und der Editor mit Befehlsergänzung erleichtern den Entwicklungsprozess einer eigenen App. Diese kann dann auf verschiedenen AppSpace-fähigen Geräten verwendet werden. Die Entwicklung der Web-Bedienoberfläche wird mit Hilfe eines grafischen UI-Builder vorgenommen. Es stehen dabei verschiedene Layout Elemente und Controls wie z.B. Buttons, Schieberegler, Textfelder und DropDown Menüs zur Verfügung, die per Drag&Drop positioniert werden. Für eine einfache Bedieneroberfläche ist der UI-Builder ausreichend, für kundenspezifische Frontends kommt man allerdings schnell an Grenzen. Mit JavaScript hat der erfahrene Webprogrammierer daher die Möglichkeit die Limitationen des UI-Builders zu umgehen. Auf der jährlich AppSpace User Conference hat Sick bereits für den UI-BuilderVerbesserungen für die kommenden Versionen angekündigt.

Sensor Integration Machine SIM4000

Flaggschiff der AppSpace-fähigen Hardware ist die Sensor Integration Machine SIM4000. Mit 25 Schnittstellen bietet sie eine große Anschlussvielfalt. Beispielsweise werden Kameras, Beleuchtung, Lichtschranken, Lidar-Sensoren und Encoder über M12-Steckverbinder an der SIM4000 angeschlossen. Die Synchronisation der Daten über alle Anschlüsse kann mittels einer schnellen Multi-Encoder-Schnittstelle erreicht werden. Für Vision Applikationen bietet die Box die Möglichkeit bis zu acht 2D- bzw. 3D-Kameras über GigE-Schnittstellen anzuschließen. Sechs der acht Ports sind mit Spannungsversorgung über Ethernet (PoE) ausgestattet. Zudem stehen zwei 10GigE Ports zur Verfügung. Zusätzlich erlauben die vier IO-Link-Ports die Einbindung beliebiger IO-Link Sensoren, wodurch auf einen zusätzlichen Feldverteiler verzichtet werden kann. Vier weitere Ports mit einer Ausgangsleistung bis 1,5A erlauben den Anschluss und die Steuerung von Beleuchtungen. Wünschenswert wäre eine mögliche Stromregelung an diesen Ports, um bei notwendiger Blitzbeleuchtung einen zusätzlichen Blitzcontroller einsparen zu können. Für die Kommunikation stehen gängige Schnittstellen wie Ethernet/IP, Profinet, IO-Link, Seriell und CAN zur Verfügung, Ethercat ist bereits geplant. Zusätzlich kann über vier opto-entkoppelte Eingänge sowie sieben konfigurierbare Ein-/Ausgänge mit der Maschinensteuerung interagiert werden. Sensordaten oder Bilder werden im internen Arbeitsspeicher oder einer externen MicroSD-Speicherkarte abgelegt. Über das FTP können diese Daten auch auf andere Rechner übergeben werden.

Vorteile gegenüber IPCs

Für Mehrkamerasysteme mit zusätzlichen optoelektronischen Sensoren bietet die SIM4000 in Kombination mit AppSpace ein leistungsstarkes Modul. Der Mehrkernprozessor mit Hardwareunterstützung erlaubt Bildvorverarbeitung und Handling von E/A-Signalen in Echtzeit. Die Echtzeitfähigkeit und der Verzicht auf eine zusätzliche Beleuchtungssteuerung sind im Vergleich zu herkömmlichen IPC-Systemen ein klarer Vorteil. Alle notwendigen Funktionen für eine Bildverarbeitungslösung werden von der SIM4000 übernommen und somit ist auch der Betrieb ohne Schaltschrank möglich. Das lüfterlose und industrietaugliche Design mit IP65 Schutz ist sicherlich ein Alleinstellungsmerkmal im Bereich der Bildverarbeitungscontroller.

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