Wie verschiedene Technologien bei der Lösung einer spezifischen Herausforderung unter Einsatz von KI, Edge Computing, Virtualisierung und maschineller Bildverarbeitung zusammenarbeiten können, hat Advantech mit einer bewegenden Anwendung verdeutlicht. Zusammen mit den Partnern Visionplatform.ai, Teleport Köln und Salz Automation realisierte der Spezialist für industrielles IoT und intelligente Systeme die Erfassung der Kugelposition beim Roulette in Echtzeit.
Es mag einfach klingen, eine sich schnell bewegende Metallkugel auf einem Rouletterad im Casino zu verfolgen und die Nummer des Feldes anzugeben, auf dem sie schließlich landen wird. Tatsächlich gibt es bei der Aufgabe zahlreiche Herausforderungen und sie eignet sich gut zur Illustration der Integration verschiedener Technologien für einen effizienteren Betrieb von Fabriken.
Leistungsstarke Bildverarbeitung
Bei dem Modell ist ein von visionplatform.ai entwickeltes Objekterkennungsmodell für die Identifikation des Balls in Echtzeit zuständig. Die Softwareplattform des Start-ups ermöglicht mit Hilfe fortschrittlicher Bildverarbeitungstechnologien innovative Lösungen für verschiedene Branchen. Aufgrund der Entwicklungen im Bereich der künstlichen Intelligenz (KI) und der leistungsstarken Grafikprozessoren (GPUs) entwickeln sich die Möglichkeiten der Bildverarbeitung rasch weiter. In Kombination können diese Komponenten riesige Datenmengen mit hoher Geschwindigkeit verarbeiten und ermöglichen die kontinuierliche Analyse von Videos, anstatt sich auf ein einzelnes Bild zu konzentrieren. In Anwendungen wie bei der Demo-Applikation hat ein Video einen großen Vorteil gegenüber herkömmlichen Bildverarbeitungssystemen, da es viel weniger anfällig für Beleuchtungsprobleme ist, die zum Beispiel durch Reflexionen von einem sich schnell bewegenden glänzenden Objekt wie einer Metallkugel verbunden sind.
Bei der Plattform von Visionplatform.ai kommt Edge-Computing-Hardware von Advantech auf der Basis des Nvidia Jetson zum Einsatz. So kann man mit ihr Videodaten in Echtzeit über jede beliebige Kamera verarbeiten und interpretieren. Das MIC Orin Jetson führt KI-Bildverarbeitungsalgorithmen in Echtzeit aus, ohne Abstriche bei der Qualität zu machen, und verbraucht 75 Prozent weniger Energie als ein typischer Grafikprozessor. Um auf einem Jetson effizient und effektiv arbeiten zu können, müssen die KI-Modelle hochgradig optimiert sein. Visionplatform.ai ermöglicht dies durch einen No-Code-Ansatz, der es auch weniger technisch versierten Benutzern erlaubt, Modelle zu erstellen, einzurichten und zu verwalten sowie Ereignisse zu überwachen und über Alarme ihrer Wahl zu reagieren.
Bei jeder Drehung des Rouletterades erkennt der Algorithmus auf jedem Videobild, das von einer Industriekamera aufgenommen wird, die Position der Kugel und zeigt die Zahl des jeweiligen Treffers auf einem Display an. Selbst wenn der Ball von Loch zu Loch springt, kann das Modell sofort die angezeigt Zahl aktualisieren. Diese Anwendung ist ein gutes Beispiel für die Verwendung synthetischer Daten zur Verbesserung der Geschwindigkeit und Genauigkeit bei der Erstellung von Algorithmen. Nach dem anfänglichen Training und Testen bei verschiedenen Lichtverhältnissen können dem ursprünglichen Datensatz vor dem erneuten Training weitere Informationen hinzugefügt werden, um die Genauigkeit noch weiter zu verbessern.
Steuerung der Virtualisierung
Die ausgegebene Nummer wird an ein System gesendet, das von Salz Automation entwickelt wurde. Das Unternehmen bietet eine Virtualisierungssteuerung für industrielle Automatisierungsanwendungen in Echtzeit an, die auf der Serie Amax-5000 von Advantech basiert. Die Steuerungen verfügen über energieeffiziente CPUs auf Basis der X64-Architektur und eine Vielzahl von Schnittstellen. Das System verbindet offene Hardware mit modularer Entwicklungssoftware sowie einem integrierten App Store. Der Datenaustausch erfolgt mit Hilfe von Containern über den Data Exchange Layer. Der Speicherzugriff in Echtzeit, der die gemeinsame Nutzung von Hochleistungsdaten ermöglicht, wird mit dem Zugriff in Nicht-Echtzeit kombiniert. Die Kombination einer herstellerunabhängigen Computerarchitektur mit einer effizienten CPU von Advantech gewährleistet, dass alle Softwarekomponenten portabel bleiben. Als Betriebssystem dient ein Echtzeit-Linux, das an die Bedürfnisse der Automatisierungstechnik angepasst ist.
Edge-Geräte als Mini-Rechenzentren
Die Einrichtung und der Betrieb der Edge-Computing-Technik, die im Mittelpunkt der Demonstration stand, wurde durch Teleport Köln vereinfacht. Das Unternehmen bietet schlüsselfertige Lösungen auf der Grundlage seiner Edgizer-Plattform an. Durch die Nutzung von Edge-Geräten als winzige Rechenzentren kann Teleport Tools verwenden, die sich bereits in der Cloud-Computing-Umgebung bewährt haben. Das vereinfacht die Bereitstellung und macht den Übergang zum Edge-Computing unkomplizierter.
Für die Roulette-Demonstration stellt Edgizer einen verwalteten Edge-Computer zur Verfügung, auf dem die EasyEdge-Anwendung von Teleport zur Geräteverwaltung, Netzwerkkonfiguration und Anwendungsbereitstellung ausgeführt wird. Sobald die Zahlen, auf die die Spieler gesetzt haben, sowie die Position des Balls erfasst wurden, werden diese Daten über das OPC-UA-Industrieprotokoll an ein Edge-Gerät übertragen. Eine Low-Code-Konfiguration, die mit dem visuellen Programmier-Tool Node-RED erstellt wurde, empfängt die Informationen und führt die grundlegende Konvertierung sowie Formatierung durch. Außerdem ist ein Web-Dashboard mit einem virtuellen, animierten Roulettetisch vorhanden.
Vorteile der Zusammenarbeit
Die Automatisierungsbranche muss sich an die sich schnell ändernden Marktbedingungen anpassen und das volle Potenzial der neuen Technologien nutzen, die durch die Konvergenz von Steuerung, IT und dem industriellen Internet der Dinge möglich werden. Advantech-Geschäftsführer Jash Bansidhar erklärt: „Die Zusammenarbeit mit aufstrebenden Unternehmen, wie Visionplatform.ai, Teleport Köln und Salz Automation, ist entscheidend für die Unterstützung von Originalherstellern und Systemintegratoren bei der Entwicklung nachhaltiger und effizienter intelligenter Produktionsumgebungen. Das industrielle Internet der Dinge ist definitiv nicht mehr nur ein Konzept, sondern eine echte Grundlage für den Betrieb vieler Fertigungsunternehmen. Die Vorteile in Bezug auf die Transparenz der Prozesse, d. h. die Möglichkeit ihrer Überwachung und Optimierung, sind offensichtlich. Folglich gibt es einen wachsenden Bedarf an Integratoren und Anbietern von IIoT-Technik.“
