Inférence selon la recette

L'OPC UA amène le traitement d'images basé sur l'IA sur le terrain

Les systèmes de vision industrielle, qui deviennent de plus en plus précis et fonctionnent intelligemment sont une composante essentielle des applications industrielles. Les protocoles industriels basés sur Ethernet tels que l'OPC UA permettent également leur intégration directe dans l'automatisation des usines sans investissement, ni matériel supplémentaire. Associées à la solution complète clé en main IDS NXT ocean, les caméras industrielles IDS NXT répondent exactement aux besoins des spécialistes en automatisation avec leur système d'exploitation basé sur application de vision. Équipées de l'OPC UA grâce à une mise à jour du logiciel, elles mettent leurs capacités IA à disposition sur le réseau via un « livre de recettes » et communiquent les résultats directement du terrain aux machines et aux commandes. It's so easy. Les caméras IDS NXT constituent alors un élément de base, mais aussi un jalon important pour les systèmes de l'industrie 4.0.

Bien qu'il n'existe pas encore de livre de cuisine avec des recettes pour les applications d'inférence disponible dans le commerce, avec la solution tout-en-un de caméras à inférence IDS NXT ocean, vous pouvez former un classificateur d'IA exploitable immédiatement sur des caméras IDS NXT avec vos propres données d'image sans aucune connaissance préalable de l'intelligence artificielle. Grâce au serveur OPC UA intégré, les tâches d'inférence et leurs résultats peuvent être mis à la disposition de chaque client du réseau industriel via la gestion des recettes et des résultats.

L'objectif doit être de continuer à développer de manière rigoureuse les caméras industrielles et les produits de traitement d'image pour l'industrie et de les rendre faciles à contrôler. L'OPC UA ouvre la voie à une intégration simple et rapide des technologies de pointe dans les applications industrielles.

— Maximillian Keller, expert technique de l'OPC UA chez IDS —

Pourquoi l'OPC UA ?

L'OPC UA est une technologie clé pour l'échange de données et d'informations dans l'industrie entre des appareils, des machines et des services, même provenant de secteurs différents. Le protocole industriel s'impose de plus en plus comme une norme ouverte dans l'industrie 4.0 grâce à des caractéristiques telles que l'indépendance vis-à-vis des fournisseurs, l'évolutivité et la sécurité des communications. Cela est également dû au fait que l'OPC UA fonctionne via des protocoles web dans n'importe quel réseau TCP/IP, ce qui rend la communication complètement indépendante de la plateforme. Tout cela a conduit à une diffusion rapide de la norme informatique. L'OPC UA a ainsi réussi à pénétrer et à relier toute l'usine. L'échange uniforme à travers toutes les couches physiques et les bus de terrain basés sur Ethernet jusqu'au cloud simplifie énormément l'effort d'ingénierie si les données n'ont pas à être lues, converties et synchronisées par l'intermédiaire de différents protocoles.

L'OPC UA unifie le langage des appareils entre eux et définit comment les appareils se décrivent aux clients ou quelles informations et quels services ils offrent. L'avantage est que les données des machines peuvent non seulement être transportées, mais aussi être décrites sémantiquement sous une forme lisible par la machine. L'OPC UA utilise ce que l'on appelle des spécifications complémentaires, qui « décrivent » de manière exhaustive les appareils d'un certain secteur et fournissent ainsi une vue généralisée et simplifiée des informations propriétaires sur les appareils, tandis que les contenus restent spécifiques au fournisseur et sont traités comme une boîte noire.

Les services disponibles des appareils- dans le cas d'une caméra à inférence IDS NXT, les tâches complexes de traitement d'images - sont encapsulés par l'OPC UA dans des blocs de fonctions appelés « recettes ». Leurs méthodes de travail exactes ne doivent pas nécessairement être connues des spécialistes en automatisation ou de l'utilisateur pour une utilisation pure. Les paramètres nécessaires et parfois très approfondis pour des applications spéciales sont également résumés et enregistrés dans des jeux de données de configuration. Sans avoir à connaître en détail les options de réglage spécifiques à l'appareil, ces « préréglages » aident l'utilisateur à paramétrer de manière optimale les appareils pour l'exécution de recettes spéciales. Cela simplifie les processus d'intégration et la mise en service de nouveaux appareils dans le flux de travail des applications.

Caméra à inférence auto-descriptive – « Hallo Industrie 4.0 »

Dans le monde de l'automatisation et de l'IdO industriel, il existe de nombreux appareils et capteurs qui fournissent des services et des informations. À cette fin, ils doivent jouer le rôle de serveurs dans le réseau OPC UA. Selon les informations nécessaires à un client pour un traitement ultérieur, il peut avoir besoin de se connecter à plusieurs de ces serveurs. Les fournisseurs d'images tels que les caméras industrielles ne sont fondamentalement pas des appareils OPC UA typiques, car ils ne fournissent pas d'informations directement utilisables - les résultats. La situation est différente avec les caméras intelligentes qui ont une fonction d'évaluation indépendante. Précisément pour les appareils de vision embarqués comme les caméras à inférence IDS NXT, OPC UA est le langage parfait pour l'autodescription dans l'industrie 4.0. En tant que premières caméras à inférence avec leur propre serveur OPC UA, elles peuvent être utilisées directement par les fabricants de commandes. Elles fonctionnent comme un capteur de vision, non pas comme un fournisseur d'images, mais comme un fournisseur de résultats, et peuvent également proposer des informations et des services variables dans l'environnement OPC UA grâce à leur mode de fonctionnement flexible.

Intégration directe de caméras IDS NXT via OPC UA
Intégration directe de caméras IDS NXT via OPC UA

Changement de produit d'une simple pression de bouton

Les caméras fournissent des tâches de traitement d'images et leurs résultats via les applications de vision, qui sont aussi faciles à utiliser et à modifier que les applications d'un smartphone. Côté matériel, la plateforme de la caméra est prise en charge par un FPGA fonctionnant en parallèle et qui peut être programmé en cours d'exécution. En tant qu'accélérateur IA, ce FPGA peut exécuter plus rapidement de nombreuses architectures de réseaux neuronaux déjà connues. La reconfiguration rapide du processeur dédié offre des avantages supplémentaires en termes de pérennité, de faibles coûts récurrents et de délai de mise sur le marché. En outre, la commutation entre plusieurs réseaux neuronaux artificiels chargés peut être effectuée en cours d'exécution en quelques millisecondes. L'utilisation des applications de vision est entièrement représentée dans le réseau industriel par la gestion des recettes et des configurations OPC UA et permet ainsi, par exemple, un changement de produit d'une simple pression de bouton.

Plug-and-Produce

Les informations sur les appareils et les données de résultat des différentes applications de vision d'une caméra IDS NXT sont divulguées par les modèles d'information OPC UA et la spécification complémentaire pour les systèmes de vision industrielle comme une structure de données orientée objet. Chaque client peut l'utiliser pour obtenir les informations dont il a besoin ou même être informé des changements. La communication uniforme via l'OPC UA crée ainsi la base pour « brancher et produire » (Plug-and-Produce) avec de nouveaux appareils. Les caméras à inférence IDS NXT peuvent donc être utilisées rapidement et facilement dans un réseau OPC UA comme système de vision industrielle. Le temps de mise en service est ainsi réduit et simplifié au minimum.

Combinaison d'interfaces

Avec un service Web REST (Representational State Transfer) s'appuyant sur le protocole HTTP, les caméras offrent une autre interface indépendante de la plateforme, qui permet une interconnexion simple avec d'autres classes d'appareil compatibles Web sans logiciel ou passerelle supplémentaire. En outre, elle est l'interface décisive lorsqu'il s'agit de mettre en place les tâches d'inférence avec les paramètres associés et de les rendre disponibles dans le monde OPC via des recettes et des configurations. En effet, la spécification OPC UA elle-même ne propose aucun appel de fonction pour les processus spécifiques aux appareils et aux fabricants, les systèmes de traitement d'images étant difficilement comparables en termes de commande, de mode de fonctionnement, de réglages et de données utilisés. Il est donc difficile de créer une norme sans limiter trop fortement la fonctionnalité des systèmes très individuels ou sans gonfler excessivement une interface générique. Cela signifie que des arguments de vente uniques pour les fabricants d'appareils restent possibles et que la communication OPC UA reste légère et évolutive. OPC UA est donc le complément idéal des caméras IDS NXT pour rendre les configurations de caméras et les tâches d'inférence basées sur des application de vision dans les environnements industriels accessibles dans un format compatible et lisible pour les clients OPC UA.

Communication OPC UA et REST spécifique aux appareils
Communication OPC UA et REST spécifique aux appareils

On doit améliorer la convivialité des systèmes pour rendre les sujets complexes gérables. Les spécialistes en automatisation pourront alors utiliser au mieux leur expertise.

— Patrick Schick, responsable du marketing produit chez IDS —

Réflexion à long terme sur la convivialité

Il ne suffit pas de faire connaître dans le réseau les capacités d'un système de vision industrielle, qui nécessitent parfois des connaissances spécialisées. Pour les spécialistes en automatisation, les solutions de traitement d'image doivent être faciles à utiliser. Vous êtes alors en mesure de décrire vous-même comment une image doit être traitée sans devoir faire appel à des spécialistes. La solution de caméra à inférence tout-en-un IDS NXT ocean a été développée précisément pour cette application. Son fonctionnement est suffisamment simple pour réaliser intuitivement des analyses même complexes sans connaissances en traitement d'images ou en IA. Grâce à la solution logicielle sur le cloud IDS NXT lighthouse, il est possible de gérer les images d'application pour les tâches de traitement d'images basées sur l'IA et donc de former des réseaux neuronaux individuels en quelques minutes. Pour cela, trois étapes seulement sont nécessaires : Téléchargez des images d'apprentissage, évaluez et étiquetez les images d'apprentissage en fonction de l'application et formez le réseau souhaité de manière entièrement automatique. Le réseau est alors immédiatement prêt à fonctionner sur les caméras IDS NXT. Les utilisateurs n'ont besoin que des connaissances sur leurs images et de leur évaluation pour identifier de manière fiable des objets même très variables - comme la classification de différents types de fruits ou la détection de zones endommagées sur les fruits. Avec l'OPC UA, l'encapsulation nécessaire des blocs de fonction au moyen d'une communication standardisée est désormais également possible. Cela rapproche enfin le traitement d'images industriel et l'API.

Pérennité assurée grâce à la mise à jour logicielle

Grâce au concept basé sur application, la plateforme des caméras IDS NXT est aussi flexible qu'un smartphone. Les tâches récurrentes, telles que la lecture de codes, caractères ou plaques minéralogiques, tout comme la recherche, la mesure, le compte ou l'identification d'objets, peuvent ainsi être paramétrées et mises en œuvre rapidement. Grâce à des applications de vision telles que le « classificateur » et le « détecteur d'objet », des solutions clés en main sont disponibles pour classer les composants d'image ou pour identifier des objets spécifiques à l'aide de l'intelligence artificielle Le kit de développement logiciel Vision App Creator IDS NXT permet également aux développeurs et aux spécialistes de l'IA d'approfondir encore plus le système en créant des applications de vision individuelles, ce qui leur permet de personnaliser encore mieux les caméras IDS NXT en fonction de leurs propres besoins. Les options de configuration et les scénarios d'application sont ainsi pratiquement illimités.

Mais la technologie de l'intelligence artificielle aussi est si galopante que, tous les mois, de nouvelles structures et architectures voient le jour. IDS développe donc constamment la plateforme des caméras et fournit de nouvelles fonctions et de nouveaux outils avec des mises à jour logicielles. Les utilisateurs peuvent ainsi étendre les capacités et les possibilités de leurs caméras IDS sans avoir à acheter de nouveau matériel.

INFERENDUSTRY 4.0

Grâce à leur simplicité d'utilisation et leurs options de déploiement très souples et extensibles, les caméras à inférence IDS NXT fournissent des décisions de processus directement exploitables dans le réseau OPC UA. Cela permet d'économiser du temps et des coûts d'automatisation et de garantir une intégration rapide dans les installations industrielles. Avec la spécification OPC Machine Vision Companion, la technologie de communication inter-fabricants et inter-secteurs fournit l'extension d'interface idéale pour « affiner » simplement l'automatisation industrielle avec les « recettes » basées sur l'IA des systèmes embarqués IDS NXT. Comme aucune connaissance préalable du traitement d'image ou de l'apprentissage machine n'est requise, les caméras à inférence IDS NXT constituent une étape importante pour l'industrie 4.0.