Leistungsstarker 19-Zoll-Industrie-PC zur
dreidimensionalen Objekterkennung
Ein 3D-Bild aller Objekte

Speziell für Bildanalyseanwendungen hat DSM Computer eine sehr leistungsfähige Version ihres 19-Zoll-Industrierechners 96M1574 aus der Infinity-Serie entwickelt. Der für raue Industrieumgebung ausgelegte IPC basiert auf der kompakten Industrie-Slot CPU 96M4296o von DSM, die dem bewährten PICMG 1.0-Standard entspricht und einen Intel Core 2 Duo (Penryn)-Prozessor integriert.
Für viele Aufgabenstellungen der Objekterkennung, beispielsweise zur Bestimmung der Position und Orientierung von Gegenständen, reicht eine zweidimensionale Bildverarbeitung nicht mehr aus. Deshalb gewinnen 3D-Aufnahme- und Auswerteverfahren zunehmend an Bedeutung und bieten heute dank innovativer Stereokameras und moderner Laserscanner eine hohe Genauigkeit. Mit der dreidimensionalen Objekterkennung lassen sich z.B. komplexe Teile auf einem Förderband in beliebigen 3D-Lagen oder unterschiedliches Schüttgut automatisch erkennen. Die Bauteile können dann direkt aus ihrem Transportbehälter aufgegriffen und lagerichtig ablegt werden. Eine Änderung der zu sortierenden Komponenten ist sehr flexibel und erfordert auf der Hardwareseite meistens nur eine Anpassung beziehungsweise einen Wechsel des Greifers. Für regelgeometrische Werkstücke in der industriellen Fertigung, die zylindrische oder konische Formelemente aufweisen, steht bereits eine Reihe von Algorithmen zur Verfügung, die ein Erkennung mit kurzen Taktzeiten zuverlässig ermöglichen. Eine typische Anwendung ist die Erfassung von speziellen Oberflächen beispielsweise während des Lackierprozesses oder zur Qualitätssicherung. Ein weiteres Beispiel für die dreidimensionale Objekterkennung ist das Sortieren von Altgeräten innerhalb des Recycling-Prozesses. Um die großen Mengen von unterschiedlichen Altgeräten zu bewältigen, muss ein hoch automatisiertes Verfahren eingesetzt werden. Allerdings wird der Ausleseprozess durch eine große Teilevielfalt und schwierige Objektidentifikation erschwert, da einzelne Teile beschädigt, korrodiert oder verbeult sein können und die Typenkennzeichnungen häufig nicht mehr erkennbar sind. 3D-Objektlage-Erkennung kommt auch in vielfältigen Logistikanwendungen zum Einsatz. Die Anwendungsbereiche beinhalten vollautomatische Handling-Systeme für Waren, Pakete und Gepäck, die einen unsortierten Strom mit kleinen und großen, kreuz und quer liegenden Pakten, ordnen und die Objekte in einer Linie ausrichten. Dazu werden mehrere Videokameras über dem Förderband installiert, die Größe, Lage und Orientierung der Pakete per Bildverarbeitung feststellen. Nach der Datenerfassung und -auswertung beginnt die mechanische Sortierung auf dem Band, wobei die Pakete einzeln abgebremst werden, so dass sie sich drehen und sich hintereinander einreihen.

Be- und Entladen von Containern

Auch das Be- und Entladen von Containern lässt sich durch intelligente Kräne mit 3D-Bildverarbeitungstechnik beschleunigen, die die Fracht entsprechend exakt berechneter Fahrzeugpositionen steuern. Ein fahrerloses Transportsystem im Warenlager oder in einer Produktionshalle kann sich aus einem Höhenprofil ein dreidimensionales Umgebungsmodell seines Fahrwegs zusammenstellen und speichern. Der Gabelstapler arbeitet noch effizienter, wenn er auch die benötigten Paletten aus dem Laserbild erkennt und diese selbstständig aufnimmt. Die Informationen über den Stand sowie den Zielort der Objekte lassen sich über einen Leitrechner per WLAN an den Gabelstapler senden. Die immer leistungsfähigeren und schnelleren Sensoren zur präzisen 3D-Lagebestimmung bzw. Objektidentifikation erfordern eine automatische und intelligente Auswertung der großen Mengen an Messdaten. Speziell geeignet für diese Anwendungen ist das gerade vorgestellte Modell des 19-Zoll-Industrierechners 96M1574 aus der Infinity-Serie der DSM Computer. Die Abmessungen des in einem massiven, hochwertigen Gehäuse untergebrachten IPCs betragen 440 x 510 x 177mm³ (4 HE). Das Infinity-System 96M1574 verfügt über insgesamt 14 Steckplätze für acht lange und sechs kurze Einsteckkarten. Wahlweise sind maximal 14-Slot ISA oder 4 – 12 PCI Slots zugänglich. Der robuste Rechner ist für den Einbau in 19-Zoll-Schränke speziell für den rauen Einsatz in einer Industrieumgebung ausgelegt. Das Herzstück des modularen 19-Zoll-Systems ist die neue PIGMG 1.0 Slot CPU 96M4296o, die derzeit leistungsfähigste Mobile-Plattform der DSM Computer in diesem Formfaktor. Bestehende kundenspezifische Einsteckkarten mit einer Vorverarbeitung der Bilddaten können dadurch weiter verwendet werden und profitieren von der höheren CPU Performance.

Sehr flexibel konfigurierbar

DSM setzt auch zukünftig auf zwei Varianten ihrer 19-Zoll-Rechner, die entweder auf einer Slot CPU oder alternativ auf einem Industrie-Mainboard basieren. Rechner, die eine Slot CPU-Karte integrieren, sind sehr flexibel konfigurierbar und deshalb sehr weit im Markt verbreitet. In der Regel bieten diese Systeme eine große Anzahl an freien Steckplätzen zur Aufnahme zusätzlicher Einsteckkarten. Slot CPUs kommen auch in Anwendungen zum Einsatz, in denen Gehäusetypen mit nur sehr geringer Bauhöhe oder kompakten Abmessungen erforderlich sind bzw. eine spezielle Backplane eingesetzt wird. Der IPC-Hersteller erweitert kontinuierlich ihr breites Produktportfolio an Slot CPU-Karten. Die aktuelle Industrie-Slot CPU 96M4296o entspricht dem bewährten und immer noch sehr weit verbreiteten PICMG 1.0-Standard (Bild 2). Die kompakte Rechnerkarte ist mit einem Intel Core 2 Duo (Penryn)-Prozessor mit 667/800/1066MHz Frontside-Bus oder einer Celeron CPU bestückt. Als Chipsatz integriert die Baugruppe den Intel GM45/ICH9M mit Intel Graphics Media Accelerator 4500MHD. Die Slot CPU kann mit zwei DDR3 SO-DIMM Speichermodulen ausgerüstet werden, die eine maximale Kapazität von 8GB aufweisen. DDR3 RAMs werden im Vergleich zu DDR2-Speicher schneller getaktet. Zwar wird damit der Stromverbrauch erhöht, was allerdings durch eine Reduzierung der Versorgungsspannung wieder wett gemacht wird, sodass sich insgesamt eine Stromersparnis erzielen lässt. Da DDR3-Speicher im Consumer-Markt bereits weit verbreitet sind, ist heute der Preis dieser Bausteine auch für Industrie-PCs recht attraktiv.

Breites Angebot an Standardschnittstellen

Vielfältige Anschlussmöglichkeiten erlaubt das breite Angebot an Standardschnittstellen der PICMG 1.0-Steckkarte. Das besondere sind vor allem die beiden schnellen GigaBit LAN Interfaces, über die sich auch große Datenmengen übertragen lassen. Neben zahlreichen seriellen Schnittstellen werden intern acht USB 2.0 Ports, GPIO, parallel, HD Audio und IDE angeboten. Je zwei USB Ports sind an der Vorder- und an der Rückseite des 19-Zoll-Systems ausgeführt. Ebenfalls an der Vorderseite befinden sich auch der Netzschalter und ein Reset-Schalter. An Grafikschnittstellen sind VGA und DVI vorhanden. Über eine PCI Express-Minikarte, den integrierten Compact Flash-Sockel und einen Mini-PCI Sockel für Mini-PCI Typ IIIA lässt sich die Baugruppe auch unabhängig von der Backplane erweitern. Auf Anfrage sind auch zwei PCI Express-Minikarten integrierbar. Der 19-Zoll-IPC 96M1574 bietet vier 5,25″ Laufwerkseinschübe und einen 3,5″ Einschub. Optional lässt sich ein RAID SATA-Wechselrahmen integrieren, z.B. für drei Laufwerke, drei in zwei (belegt 2 x 5,25 Zoll Laufwerke). Der Laufwerkkäfig ist gegen Vibrationen geschützt. Wie die Bedienelemente sind die Laufwerke hinter einer abschließbaren Metalltür geschützt. Die Slot CPU 96M4296o in voller Baulänge (338 x 122mm²) ist für den Betriebstemperaturbereich von 0 bis 60°C spezifiziert. Zur Kühlung des Rechnersystems ist hinter einem auswechselbaren Staubfilter ein leistungsstarker 12cm Lüfter angebracht. Durch den geringen Leistungsverbrauch der Mobile-Plattform ist das Rechnersystem bis zu einer Umgebungstemperatur bis zu 45°C und auf Anfrage, je nach Ausbau, bis zu 50°C spezifiziert. DSM Computer bietet für ihre CE-konformen 19-Zoll-Systeme Burn-In und zwei Jahre Gewährleistung an. Alle Industrierechner werden ausschließlich in Deutschland gefertigt. Die strengen Qualitätskontrollen der Produkte und Dienstleistungen garantieren den Kunden eine gleich bleibende Sicherung der Systemgüte und eine hohe Zuverlässigkeit über die gesamte Lebensdauer.

Autor: Christian Lang, Leiter Marketing, DSM Computer