Modulare Smart-Camera-Architektur für adaptive Bildverarbeitung

Industrielle Bildverarbeitungssysteme müssen zunehmend wechselnde Produkte, kürzere Lebenszyklen und sich verändernde Prüfanforderungen abbilden. Konventionelle Vision-Sensoren bieten dafür oft nicht genügend Flexibilität, während High-End-KI-Systeme hinsichtlich Kosten, Baugröße und Systemkomplexität häufig überdimensioniert sind. Vor diesem Hintergrund hat IMAGO Technologies den Vision Sensor PV4 eingeführt, eine kompakte Smart Camera, die zwischen einfachen Vision-Sensoren und leistungsstarken KI-Kameras positioniert ist.

Wenn stabile Prüfsysteme an ihre Grenzen stoßen
Integrierte Qualitätsprüfungen werden in der Regel auf langfristige Stabilität ausgelegt, nachdem Produktionslinien umfangreiche Planungs-, Test- und Abnahmephasen durchlaufen haben. In der Praxis bleiben die Rahmenbedingungen jedoch selten konstant. Produktvarianten ändern sich, Toleranzen verschieben sich, und zusätzliche Prüfschritte werden erforderlich. Bestehende Bildverarbeitungssysteme lassen sich unter solchen Bedingungen oft nur mit erheblichem Aufwand anpassen – insbesondere dann, wenn sie auf starre Software-Toolchains oder fest definierte Funktionsbibliotheken angewiesen sind.

Smart-Camera-Plattformen stellen zwar häufig zahlreiche Software-Module bereit, um den Funktionsumfang zu erweitern. Diese Umgebungen sind jedoch oft schwer skalierbar: Die Vielzahl an Werkzeugen, ihre Komplexität sowie Lizenzkosten schränken die effiziente Umsetzung kundenspezifischer Prüflogiken ein.

On-Device-KI mit offener Programmierbarkeit
Der Vision Sensor PV4 wurde entwickelt, um diese Einschränkungen durch eine frei programmierbare Architektur mit integrierter KI-Beschleunigung zu überwinden. Bilddaten werden vollständig Onboard verarbeitet, unterstützt durch eine integrierte Neural Processing Unit (NPU), sodass keine zusätzliche Rechenhardware erforderlich ist. Dadurch lassen sich KI-Modelle in Echtzeit direkt auf der Kamera ausführen.

Die Rechenleistung stellt eine Multicore-ARM-CPU in Kombination mit 4 GB DDR4-RAM bereit, wodurch der Vision Sensor PV4 wie ein kompakter Linux-basierter Rechner betrieben werden kann. Diese Architektur erlaubt es Anwendern, eigene Skripte und KI-Modelle einzusetzen, ohne an proprietäre Softwareumgebungen gebunden zu sein, und unterstützt schlanke, anwendungsspezifische Prüflogiken.




Hardware-Modularität für wechselnde Anforderungen
Der Vision Sensor PV4 ist in zwei mechanisch unterschiedlichen Varianten verfügbar. Das Cubic-Modell misst 50 × 50 × 40,8 mm, die Matchbox-Variante 45 × 53,7 × 25,5 mm. Darüber hinaus basiert das System auf einem modularen Hardwarekonzept, das den Austausch oder die Integration alternativer Sensorvarianten ermöglicht, ohne die gesamte Applikation neu entwickeln zu müssen.

Diese Modularität erleichtert langfristige Anpassungen, insbesondere in Anlagen mit begrenztem Bauraum. Optionale Erweiterungen umfassen ein softwaregesteuertes Beleuchtungsmodul (Universal Illumination Module, UIM) sowie die Unterstützung von Flüssiglinsen mit Autofokus, die sich für Anwendungen mit häufig wechselnden Arbeitsabständen eignen.

Zur Anlagenanbindung stehen unter anderem eine GigE-Vision-Schnittstelle sowie die I/O Expansion Box von IMAGO Technologies zur Verfügung, über die zusätzliche Schnittstellen realisiert werden können.

Softwareumgebung für klassische und KI-basierte Bildverarbeitung
Die Hardware-Flexibilität wird durch eine Softwareumgebung ergänzt, die den Entwicklungsaufwand reduziert. Mit dem Tool ViewIT stellt IMAGO eine Lösung zur Visualisierung, Konfiguration und Kombination klassischer Bildverarbeitungsfunktionen bereit, darunter Blob-Analyse, OCR, Code-Lesen und Filterlogik.

Für Anwendungen mit erhöhtem Anspruch an Bildverarbeitungsalgorithmen kann eine HALCON-Laufzeitlizenz integriert werden. Dadurch lassen sich die etablierten Funktionen der Vision-Software von MVtec innerhalb derselben Systemarchitektur nutzen. Klassische regelbasierte Verfahren und KI-basierte Auswertungen können so auf einem Gerät kombiniert werden.




Einsatzschwerpunkte in Logistik, Produktion undInspektion
Die Kombination aus On-Device-KI, modularer Hardware und offener Programmierbarkeit macht den Vision Sensor PV4 für zahlreiche Prüf- und Identifikationsaufgaben geeignet. In der Logistik stellen wechselnde Paketgrößen, variable Label-Positionen und unterschiedliche Oberflächen hohe Anforderungen an die Bildverarbeitung. Der Vision Sensor PV4 unterstützt hier die Barcode- und Label-Validierung, indem er beschädigte oder teilweise verdeckte Codes erkennt, Label-Bereiche KI-basiert segmentiert und Fehler wie schlechte Druckqualität oder falsche Kennzeichnungen klassifiziert.

Weitere Logistik-Anwendungen umfassen Sequenzkontrollen in Sortieranlagen, das Hochgeschwindigkeitslesen von Versand- und Retourenlabels, OCR-basierte Erkennung unstrukturierter Handschrift, die Detektion von Paketverformungen sowie die KI-gestützte Klassifikation von Pakettypen für automatisierte Routing-Prozesse.

Auch außerhalb der Logistik ist der Vision Sensor PV4 einsetzbar. In der Lebensmittel- und Getränkeindustrie unterstützt er beispielsweise Füllstandskontrollen bei variierenden Behälterformen, Farben und Füllmedien, einschließlich reflektierender Oberflächen. In Pharma- und Retail-Anwendungen ermöglicht er das zuverlässige Lesen von Etiketten und Codes bei kleinen Schriftgrößen, Druckschwankungen und wechselnden Chargeninformationen. In der Landwirtschaft eignet sich das System für Qualitäts- und Sortierprüfungen von Obst, Gemüse und Pflanzenmaterial, bei denen natürliche Form- und Farbvariationen berücksichtigt werden müssen.

Einordnung in ein skalierbares Vision-Portfolio
IMAGO Technologies positioniert den Vision Sensor PV4 zwischen dem Vision Sensor PV3 und der High-End-KI-Kamera Vision Cam XM2. Damit adressiert das Unternehmen Anwendungen, die mehr Rechenleistung und KI-Funktionalität erfordern als Einstiegssysteme, zugleich aber auf die Baugröße und Systemkomplexität klassischer High-End-KI-Plattformen verzichten können. Das Ergebnis ist ein kompakter, anpassungsfähiger Vision-Sensor für den langfristigen Einsatz in dynamischen Produktions- und Prüfprozessen.

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