Bild 2 | Die NXT Industriekameras werden durch die KI-Vision-App zu universellen Inferenzkameras inklusive KNN-Beschleuniger. Mehrere vortrainierte Netze gängiger Architekturen können geladen und in wenigen Millisekunden zur Laufzeit umgeschaltet werden. (Bild: IDS Imaging Development Systems GmbH)
Kamera und KI-Plattform in einem
Die neuartigen Vision-App-basierten Industriekameras Mit IDS NXT Rio und Rome sind mehr als reine Bildlieferanten, denn sie bringen KI auf die Edge. Standard-Kamera-Funktionen können vom Anwender bequem um Bildverarbeitungsaufgaben in Form sogenannter Vision Apps erweitert werden. Hardwareseitig wird die CPU durch einen zur Laufzeit programmierbaren, parallel arbeitenden FPGA unterstützt, wodurch der komplette Datenpfad flexibel nutzbar wird. Durch eine spezielle KI-Vision App wird der integrierte FPGA zum KI-Prozessor, der viele bereits bekannte Architekturen neuronaler Netze beschleunigt ausführen kann. Damit kann der Anwender seine eigenen neuronalen Netze bequem in der eigenständig arbeitenden Inferenzkamera für unterschiedliche Aufgaben bereitstellen: Anomalien erkennen, Früchte klassifizieren, Oberflächen prüfen, Leiterplatten und deren Bestückung verifizieren, usw. Die flexible Anpassungsfähigkeit der NXT-Plattform vereinfacht deren Integration in ein bestehendes System und die Anpassung an verschiedene Aufgaben.
Inferenzzeiten von wenigen Millisekunden
Ein spezieller Interpreter sorgt dafür, dass die KNNs zusammen mit ihren trainierten Gewichten und definierten Ausgaben für die Verwendung mit dem NXT-KI-Prozessor vorbereitet und bei Bedarf einer Optimierung (Pruning) unterzogen werden, wodurch die KNN-Geschwindigkeit für die gewünschte Anwendung nochmals verbessert wird. Durch die FPGA-basierte KI-Beschleunigung sind Inferenzzeiten von wenigen Millisekunden mit verbreiteten Architekturen möglich. NXT-Kameras können damit, was Genauigkeit und Geschwindigkeit von KI-Aufgaben angeht, mit modernen Desktop CPUs Schritt halten – bei gleichzeitig wesentlich geringerem Platz- und Energieverbrauch. Durch die Wiederprogrammierbarkeit des KNN-Beschleunigers ergeben sich zudem Vorteile, was Zukunftssicherheit, geringe wiederkehrende Kosten und Time-to-Market betrifft. Die KI-Technik schreitet so rasant voran, dass monatlich neue Frameworks und Architekturen dazukommen, die dann sofort implementiert werden können, ohne die Hardware-Plattform zu ändern. Durch die schnelle Neukonfiguration des dedizierten Prozessors kann zur Laufzeit in wenigen Millisekunden zwischen mehreren geladenen KNNs umgeschaltet werden. Das ermöglicht die sequentielle Durchführung unterschiedlicher Klassifizierungen mit denselben Bilddaten innerhalb derselben Anwendung. Mit der flexiblen Vision App-basierten Plattform werden Anwender ihre vorbereiteten neuronalen Netze als vollständiges KI-Bildverarbeitungssystem schnell und einfach an die Maschine bringen können. IDS zeigt auf der Vision einen funktionsfähigen Prototypen einer KI-basierten Objekterkennung, die vollkommen eigenständig auf einer NXT Industriekamera läuft.
