In einer klassischen Vision-Anwendung sind Kamerabilder nur Mittel zum Zweck. Die umfangreichen Bilddaten von Industriekameras werden kontinuierlich über teilweise weite Strecken an PCs übermittelt, wo sie dann ausgewertet werden. Erst durch eine nachgelagerte Bildverarbeitung entstehen daraus anwendungsrelevante Informationen. Das IoT vernetzt dagegen smarte Geräte, die Zustände oder Merkmale ihrer Umgebung selbst auswerten und nur wenige, aber anwendungsrelevante Daten als Ergebnisse an PCs oder Steuerungen übermitteln. Klassische Vision Sensoren, wie z.B. Barcodeleser, bieten dagegen oft nur wenige vordefinierte Aufgaben und ihre Funktionalität ist meist nicht erweiterbar. Die Lösung ist ein App-basiertes Gerät, das verschiedenartigste Vision Aufgaben erledigen kann.
Individuelle Geräte
NXT steht für eine neuartige Generation von Vision App-basierten Kameras und Sensoren. Ihre Bildverarbeitungs-Engine liefert wahlweise vorverarbeitete Daten zur Weiterverarbeitung an einen PC oder fertige Ergebnisse, mit denen auch direkte Prozessentscheidungen eigenständig und PC-unabhängig möglich sind. Mit dem App-basierten Ansatz können wiederkehrende Vision-Aufgaben in kurzer Zeit eingerichtet und gewechselt werden, d.h. die Lagerhaltung verschiedener Vision Sensoren für unterschiedliche Aufgaben entfällt. Der NXT vegas ist der erste Sensor der neuen Gerätefamilie. Der Sensor ist durch das App-basierte System so wandlungsfähig wie ein Smartphone und durch seine integrierte Flüssiglinse, LED-Beleuchtung und einen ToF-Sensor (Time-of-Flight) zur Abstandsmessung in unterschiedlichsten Aufgaben der Bildverarbeitung einsetzbar. Er kann weder Standard-Industriekameras noch hochspezialisierten Smart Kameras oder klassischen Vision Sensoren zugeordnet werden. Einsatz findet er dann, wenn ein Gerät mit hoher Anwendungsvielfalt benötigt wird. Als Board-Level-Variante ist er zudem interessant für den OEM-Gerätebau.
Anwendungsrelevante Events meldet er selbständig über seine GPIOs. Für den Austausch von Ergebnissen ist der Sensor mit generischen Datenschnittstellen ausgestattet. Das serielle RS-232 Interface kann nach eigenen Anforderungen konfiguriert werden. Eine App bestimmt, welche Daten übertragen werden und wie diese zu interpretieren sind. Der Sensor kommuniziert mit jeder Maschinensteuerung, die ebenfalls dieses Interface nutzt. Durch verfügbare Gateways sind auch Anlagen mit alternativen Protokollen, wie z.B. CAN, Modbus-RTU, Profibus, KNX, oder Profinet adressierbar. Der RESTful (Representational State Transfer) Webservice stellt eine TCP/IP-Kommunikation bereit, über die auch sämtliche Geräteparameter (inklusive der Apps) konfiguriert werden. Er ist sowohl über das HTTP Protokoll als auch die gesicherte Variante HTTPS mittels der Standardmethoden Get, Post, Put, Patch, usw. erreichbar. Dies macht den NXT Vegas nicht nur plattformunabhängig, sondern durch die weite Verbreitung der REST Infrastruktur auch vielseitig in unterschiedlichsten Anwendungen nutzbar.
App-basierte Bildverarbeitung
Grundlage um Apps installieren zu können ist die Plugin-fähige Gerätefirmware. Neben bereits fertigen Standardaufgaben lassen sich mit dem NXT App-Development-Kit auch individuelle Aufgaben erstellen. Komplexere Aufgaben verteilen sich dabei auf mehrere Apps. Die Vision Apps verarbeiten Bilddaten und erzeugen daraus Ergebnisse. Um die Gerätekommunikation und den Datenversand kümmert sich wiederum eine andere App. Die Ein- und Ausgänge der Apps werden dazu miteinander verknüpft. So entsteht ein modulares System aus wiederverwendbaren NXT App-Bausteinen. Die Apps werden in C++ programmiert. Der App-Entwickler wird durch die NXT Bibliotheken unterstützt. Die NXT Firmware wird mit einer vorinstallierten Halcon Embedded Runtime ausgeliefert, deren Algorithmen in vollständigem Umfang zur Verfügung stehen. Die Integration der Halcon Bildverarbeitung erfolgt wie gewohnt über das C++-Interface oder durch komplette Skripte mittels der HDevEngine. Letzteres garantiert, dass die Bildverarbeitung vollständig plattformunabhängig an einem Desktop PC mit der Halcon Entwicklungsumgebung (HDevelop) erstellt und getestet werden kann, bevor sie in der Vision App zum Einsatz kommt. Der Weg von einem Halcon Skript zu einer vollständigen App-basierten Bildverarbeitungslösung mit einem NXT Vegas erfordert nur wenige Schritte. Mit dem NXT Cockpit werden fertige Vision Apps installiert und aktiviert. Während der Entwicklungsphase unterstützen die Build-Werkzeuge auch das Remote-Debuggen der entwickelten Vision Apps. Durch optionale herstellerspezifische SSL-Schlüsselpaare (Private/Public-Key) in selbst programmierten Vision Apps und der NXT Firmware kann die Ausführung auf eigene NXT Geräte beschränkt und damit das eigene Wissen gegen Missbrauch geschützt werden. Durch Interaktionselemente aus der NXT Vision App Bibliothek wird die Bildverarbeitung automatisch mit der Außenwelt verbunden. Spezielle C++ Klassen stellen Aktionen, Konfigurationsparameter, Ergebnisse und Datenquellen zur Verfügung. Neben den Einsprungfunktionen innerhalb des App-Sourcecodes wird die Interaktionsschnittstelle über den zentralen RESTful Webservice bereitgestellt. REST Clients sind damit ohne Aktualisierung in der Lage, jede zuvor unbekannte App zu konfigurieren. Das NXT Cockpit erzeugt zudem für jede App ein stets aktuelles GUI (Graphical User Interface), was es zu einem universellen Konfigurationstool macht. Die Programmierung einer eigenen, angepassten Client-Anwendung ist damit nicht notwendig.
