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Definition und Grenzen von Embedded Vision

Open Embedded

Grenzen von Embedded Vision Systemen und SSDs

Was versteht man in der Bildverarbeitung unter ‚Embedded‘ und wo liegen die Grenzen? Anhand eines Beispiels wird gezeigt, wie Rechner in der Einheit mit Kameras und Schnittstellen, als Teil der Maschine vollkommen eingebettet, betrieben werden können.
Als Rechner kommt die VisionBox Octa zum Einsatz, mit einem Acht-Kern-Prozessor aus der Texas Instruments Keystone-Familie, Echtzeit-Betriebssystem, Camera-Link-, Drehgeber- und Ethernet-Interface. Aus dem Drehgebersignal der Maschine wird der Zeilentakt erzeugt, Bilddaten von Zeilenkameras landen im Speicher des Rechners. Das Multicore-Multitasking-Betriebssystem sorgt dafür, dass in jeder Zeile eine Entscheidung der Bildverarbeitung getroffen werden kann und das Zeitverhalten nachvollziehbar ist. Der Stack für das Ethernet-Interface läuft auf einem der acht Kerne und benötigt auch bei Einbindung in das Fabriknetzwerk weder Virenscanner noch ähnliche Maßnahmen. Der Rechner arbeitet autark in der Anwendung. So stellen wir uns embedded vor, vergleichbar den Systemansätzen einer Waschmaschine, einer Kasse oder eines Mediaplayers im Flugzeug. Letzterer nutzt das OS Linux, das diesen – im Vergleich zum Windows Embedded OS gegensätzlichen – Ansatz nutzt: Ausgehend von einem minimal ausgestatteten Basis-Linux werden nur die für die Anwendung erforderlichen Treiber und Programme installiert und damit jeglicher Overhead vermieden. Für die x86-basierten VisionBoxen wird eine auf Debian-basierte und eigens optimierte Linux-Version angeboten. Diese wird für OEM-/ODM-Kunden an die tatsächlichen Anforderungen angepasst und weiter optimiert. Windows Embedded 7 hingegen wird theoretisch von der Vollversion reduziert. Im Alltag wird diese Minimierung selten genutzt, und der praktische Nutzen bleibt oft auf der Strecke. Bei Windows Embedded 10 sieht es so aus, dass diese Freiheitsgrade größtenteils entfallen. Schon das Einschalten des Schreibschutzes, um den Auslieferungszustand beizubehalten, wird bei Windows oft nicht durchgeführt und das System öffnet sich zu Open Embedded.

Lebensdauer von SSDs

Der Begriff ‚Open Embedded‘ ist aus praktischen Erfahrungen erfunden worden. Eine landläufige Meinung bei vielen Softwareentwicklern ist, dass mit Einsatz von SSDs in Rechnern traumhafte Zustände herrschen: schnell, keine Mechanik, robust, ewige Lebensdauer. Leider stimmt insbesondere Letzteres nicht. SSDs sind Verschleißteile. Die Speicherfähigkeit der Flashzelle lässt über die Anzahl der Schreibzyklen und der Betriebsstunden nach. Dahinter steckt Physik: Die Isolierschicht, die das Bit speichert, wird quasi dünner und eines Tages hält sie das Bit nicht mehr. Es gibt verschiedene SSD-Technologien für den besten Kompromiss aus Kosten und Nutzen, die bekanntesten Stichworte hierzu sind MLC und SLC. Ausschließlich verantwortlich für das Schreiben auf die SSD sind folgende Kandidaten: Das Betriebssystem, z.B. Windows Embedded 7, der Applikationsentwickler und zusätzliche Applikationen wie z.B. Datenbankprogramme, ERP-Anbindungen oder Virenscanner. Im 24/7-Betrieb kommt es nun ohne jeglichen Check schneller als erwartet zum Ableben der SSD. Abseits dieses Effektes – kann das System noch ‚embedded‘ genannt werden? Wir sind der Meinung, dass es embedded-Eigenschaften hat, aber aufgrund der Programmvielfalt ein sehr offenes System ist. Was nutzt dem Applikationsentwickler die genaue Kalkulation der regelmäßigen Schreibvorgänge seiner Applikation, wenn ein Virenscanner die Summe der Schreibvorgänge quasi unkalkulierbar macht? Kann man die Auswirkungen von Virenscannerupdates einschätzen? Was geschieht, wenn auf das sauber ausgelegte Vision-System, das mit 250fps eine max. Prozesszeit von 4ms einhalten muss, die IT-Abteilung des Endanwenders weitere Programme installiert? Lösungen können je nach Anwendungsfall sehr unterschiedlich ausfallen. Bedient man – wie Imago – ausschließlich den Bildverarbeitungsmarkt, so kann man als deren Kunde von speziellen Erfahrungen profitieren.

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