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Harte Echtzeitkommunikation

Powerlink für die Hochleistungs-Bildverarbeitung

Mit Powerlink, einem weit verbreiteten Standard in der Automatisierungsbranche, hat das AIT ein großes Projekt im Bereich der Schnittstellenstandardisierung für die automatisierte Qualitätskontrolle von Sicherheitsdokumenten umgesetzt. „Bei unserer Evaluation haben wir festgestellt, dass Powerlink die Anforderungen unserer Kunden und Partner aus Wirtschaft und Industrie hinsichtlich höchster Performance und größtmöglicher Offenheit erfüllt“, erklärt Andreas Vrabl, Head of Center for Vision, Automation & Control am AIT.

Das Industrial-Ethernet-Protokoll Powerlink gew?hrleistet Framegenauigkeiten mit einem Jitter von max. 100ns und erm?glicht so z.B. die schnelle Qualit?tskontrolle von Sicherheitsdrucken. (Bild: AIT Austrian Institute of Technology GmbH)

Das Industrial-Ethernet-Protokoll Powerlink gewährleistet Framegenauigkeiten mit einem Jitter
von max. 100ns und ermöglicht so z.B. die schnelle Qualitätskontrolle von Sicherheitsdrucken. (Bild: AIT Austrian Institute of Technology GmbH)

Powerlink ist ein Industrial-Ethernet-Protokoll für die harte Echtzeitkommunikation. Die Ethernet Powerlink Standardization Group (EPSG) verwaltet die Technologie und stellt diese frei zur Verfügung. Das Protokoll ist voll kompatibel zu IEEE 802.3 Ethernet und sowohl nach IEC 61784-2 als auch nach IEEE 61158 standardisiert. Die Powerlink-OPC-UA-Companion-Spezifikation stellt zudem die Kompatibilität zu neuen Kommunikationsarchitekturen im Industrial Internet of Things (IIoT) sicher. In Kombination mit der BSD-Lizenz bietet Powerlink eine offene und standardisierte Kommunikationstechnologie mit höchster Investitionssicherheit für Maschinenbauer und Anlagenbetreiber. Die Funktionalität der Geräte wird durch eine Zertifizierung der EPSG gewährleistet.

Qualitätskontrolle von Sicherheitsdrucken

Für das mit Powerlink umgesetzte Projekt zur automatisierten Qualitätskontrolle von Sicherheitsdrucken werden sowohl bildgebende als auch nicht-bildgebenden Sensoren eingesetzt. Das zu prüfende Objekt wird mit einer Geschwindigkeit von bis zu 15m/s, das entspricht 54km/h, an den Sensoren vorbeigeführt. Sobald das Objekt den Sensorkopf passiert, wird die Prüfung gestartet. Jeder Sensor liefert eine Vielzahl von Messwerten an die zentrale Verarbeitung, welche die Ergebnisse aller Sensoren zusammenführt und ein Gesamtergebnis, nämlich ob das Prüfobjekt den Qualitätsanforderungen entspricht oder nicht, berechnet. Entsprechend wird es dann in den IO- oder NiO-Behälter sortiert. Über Powerlink werden die Sensoren mit den notwendigen Daten versorgt und die Messergebnisse abgeholt. Für jedes Prüfobjekt ist eine eindeutige Identifikationsnummer und ein präziser Triggerzeitpunkt festgelegt. Die Echtzeitfähigkeit von Powerlink mit genau festgelegten Zeitrahmen für den Datentransport stellt sicher, dass die Prüfung innerhalb des geforderten Zeitfensters erfolgt – im aktuellen Projekt sind das weniger als 20ms – und alle Abläufe auch für gleichzeitig zu prüfende Objekte exakt koordiniert werden. Die Genauigkeit des Triggerzeitpunktes ist für bildgebende Sensoren besonders wichtig. Bildaufnahme und Beleuchtung müssen synchron gesteuert werden. Powerlink gewährleistet Framegenauigkeiten mit einem Jitter von max. 100ns und ermöglicht dadurch z.B. Aufnahmesequenzen mit geblitzter LED-Beleuchtung. Die Plattformunabhängigkeit von Powerlink unterstützt die Standardhardware ebenso wie embedded Systeme und ermöglicht dadurch bedarfsgerechte Lösungen für jede Kundenanforderung, unabhängig ob für härteste industrielle Umgebungsbedingungen oder für Langzeitverfügbarkeiten größer zehn Jahre. Die offene Implementierung als openPowerlink erlaubt die Anpassung einzelner Features (z.B. für File-IO) an die speziellen Anforderungen der Bildverarbeitung. Die Implementierung von Objekten mit vielen Wertepaaren, so wie sie bei Bildverarbeitungssensoren vorkommen, konnte leicht auf die geforderte Geschwindigkeit optimiert werden.

Bild: AIT Austrian Institute of Technology GmbH

Das High-Performance Vision Team des AIT Austrian Institute of Technology entwickelt Bildverarbeitungslösungen mit hohen Datenraten und höchsten Auswertegeschwindigkeiten. Die xposure Kamera (Bild), mit Zeilenraten bis zu 600kHz die weltweit schnellste Zeilenkamera, und Inline Computational Imaging, eine neuartige Methode der Inline-Inspektion für die simultane Erfassung von 2D und 3D Informationen, sind nur zwei der aktuellsten Entwicklungen aus diesem Bereich. Die einfache Integration dieser Technologien ist für das AIT ein wesentliches Element und ein wichtiger Baustein für den späteren Erfolg einer Technologie.

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