Konnektivität und Funktionalität – wie sie unter anderem in Logistikapplikationen zur Volumenmessung und Objektidentifikation erforderlich sind – weisen die Serien SIM2000 und SIM2500 mit integrierter HALCON-Bildverarbeitungsbibliothek auf.
Foto: Sick

Hard- und Software

Sick: Edge Computing

Skalierbare Sensor-Integration für effizientes Edge Computing.

Mit der Möglichkeit, Daten verschiedener Sensoren zu fusionieren, auszuwerten, zu archivieren und zu übertragen, erschließt das Portfolio der programmierbaren Sensor Integration Machines von Sick ein großes applikatorisches Einsatzpotenzial insbesondere in der Fabrik- und Logistikautomation. Das Performancespektrum für die Multi-Sensor-Integration reicht von der SIM1012 und der bald verfügbaren SIM1004 – beide mit Multi-Sensordaten-Verarbeitung und IoT-Gateway-Funktionalität – bis in die High End-Ausbaustufe der neuen SIM4500 mit HALCON-Bildverarbeitungsbibliothek und integrierten FPGA-Coprozessoren.

Vision-Sensoren wie 1D/2D und 3D Streaming-Kameras, LiDAR-Scanner (für: Light Detection And Ranging), IO-Link-Sensoren – die Sensor Integration Machines (SIM) von Sick mit neuester ARM-CPU-Architektur ermöglichen in dieser Form zum ersten Mal eine technologieübergreifende Sensorintegration. Das Portfolio ist hinsichtlich der Rechenleistung und der Anzahl der Sensoranschlüsse skaliert und ermöglicht so maßgeschneiderte und effiziente Lösungen. Als elementare Hardware-Komponenten innerhalb des Eco-Systems Sick AppSpace eröffnet die SIM-Produktfamilie durch ihre IoT-Gateway-Funktionalität und die adaptive Multi-Sensor-Integration neue Wege zur Lösung von Applikationen, wie sie in der Fabrik- und Logistikautomation heute und in Zukunft gefragt sind. Über individuell programmierbare Visualisierungsmöglichkeiten können Sensordaten transparent und übersichtlich dargestellt werden. Die Sichtbarkeit der Daten ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu Industrie 4.0 und wird als dritte Stufe im IoT-Maturity-Model1 bezeichnet. Ob Qualitätskontrolle, Prozessanalyse und vorausschauende Wartung – zusammen mit den Sensoren und Kameras von Sick wird das SIM-Portfolio im Sinne von „Data-to-Information“ zu einem wichtigen Schrittmacher – vielleicht sogar zu einem Speed-Booster – für Edge-Computing-Lösungen. Dafür spricht auch, dass für AppSpace Entwickler mit dem Sick AppPool ein sicherer und zentraler Cloud Service für die Speicherung und den Austausch von SensorApps zur Verfügung steht und diese damit weltweit verfügbar macht.

Freiraum für flexible und kreative Applikationen

Bereits im Standard-Leistungsbereich Sensoren im Multi-Sensor-System intelligent nutzen – dies ermöglichen die Sensor Integration Machines SIM1004 und die SIM1012. Beide zeichnen sich durch ein platzsparendes und integrationsfreundliches One-Box-Design in Schutzart IP65 aus – und bieten so Sensordatenverarbeitung und IoT-Gateway Funktionalität in einem Gerät. Beide SIM-Varianten können mit der Software Sick AppStudio applikationsspezifisch frei programmiert werden – ein Novum in dieser Leistungsklasse, in der sonst vor allem konfigurierbare und damit nur eingeschränkt anpassbare Lösungen dominieren. Zusammen mit einer Streaming-Kamera picoCam von Sick lassen sich so beispielsweise größen-, formen- oder farbbasierte Inspektions- oder Sortierapplikationen bis ins Detail individuell lösen. Die Spannungsversorgung der SIM1004 selbst wie auch der angeschlossenen Kameras bzw. Sensoren erfolgt über PoE (Power over Ethernet). Anschlusstechnisch bieten beide SIMs verschiedene Sensordaten-Schnittstellen für Kameras, LiDAR-Scanner, Encoder, IO-Link-Geräte, Beleuchtungen und die Cloud. Im Ba-sismodell SIM1004 mit vier Anschlüssen können beispielsweise Daten aus einer Kamera und einem Laserscanner miteinander verrechnet werden. Entsprechend höher skaliert ist SIM1012 mit zwölf Anschlüssen für die nächste Komplexitätsstufe. Beide SIM-Varianten stellen, jeweils ausgestattet mit Ethernet-Schnittstellen mit Kommunikationsprotokollen OPC-UA (Open Platform Communication Unified Architecture) und MQTT, per Edge-Computing vorverarbeitete Daten Applikationen in der Cloud zur Verfügung. SIM1004 und SIM1012 unterstützen so in der Umsetzung von Industrie 4.0 die vertikale Integration und intelligente Vernetzung von Sensordaten für digitalisierte Fabriken.

Übertragung sicherer und nicht sicherer Signale

In der Praxis fallen in Maschinen und Anlagen oft nicht nur „nor-male“ Signale an, sondern auch solche, die eine besondere, si-cherheitsgerichtete Handhabung erfordern. Für dieses Szenario der Multi-Sensor-Integration bietet das SIM-Portfolio die SIM1000FX in zwei Varianten an – einmal für den Stand-alone-Betrieb und einmal als Gateway mit Rückwand-Bus zur Sicher-heitssteuerung Flexi Soft von Sick. Konzipiert für die Hutschien-enmontage im Schaltschrank entsprechen beide SIM-Varianten vom Leistungsumfang der SIM1012 und SIM1004. Damit können beispielsweise auf fahrerlosen Transportfahrzeugen oder autonomen Mobilplattformen die Daten von Sicherheits-Laserscannern und Encodern zur Geschwindigkeits- und Lenkwinkelmessung mit den Daten nicht sicherheitsgerichteter Fahrzeugsensoren zur Umfeldbeobachtung fusioniert und ausgewertet werden. Aber auch die Absicherung stationärer Maschinen bietet vielfältige Einsatzmöglichkeiten für die Fusion sicherer und nicht sicherer Daten.

Vom Gateway bis zur „Power Machine“: SIM-Portfolio leistungsbezogen skaliert

Das SIM-Portfolio orientiert sich in seiner Skalierung an den unterschiedlichen Komplexitätsgraden industrieller Sensor- und Automatisierungsaufgaben. SIM100 und SIM200 sind programmierbare AppSpace-Komponenten mit reiner Gateway-Funktion, die im Verbund das Einsammeln von Sensordaten im Feld ermöglichen und damit die entsprechenden Sensoren im Netzwerk „online“ sichtbar machen. Die weitergehende Sensordatenverarbeitung beginnt frühestens in der nächsten Skalierungsstufe – den zuvor beschriebenen SIM1004, SIM1012 und SIM1000FX. Erneut mehr Konnektivität und Funktionalität – wie sie unter anderem in Logistikapplikationen zur Volumenmessung und Objektidentifikation erforderlich sind – weisen die Serien SIM2000 und SIM2500 auf. Letztere bietet als zusätzliches Ausstattungsmerkmal die integrierte HALCON-Bildverarbeitungsbibliothek von MVTec. Kosten für eine Laufzeitlizenz zur Nutzung der HALCON-Prozeduren und Tools fallen nicht an, da diese bereits ab der SIM2500 integriert ist.

Das Maximum an Performance vereint – als Nachfolge-Generation der bewährten SIM4000 – die neue SIM4500. Durch ihre hohe Rechenleistung, die vielfältigen Anschlussmöglichkeiten und die duale Kommunikation zur Steuerung und in die Cloud ist sie sowohl für die horizontale als auch die vertikale Sensorintegration bestens geeignet. So erlaubt die leistungsfähige ARM CPU mit NEON-Engine innovative Punktwolken-Auswertungen auf Basis multipler, technologieübergreifender Sensordaten, beispielsweise von LiDAR-Scans, von Bildern von 1D-, 2D- oder 3D-Kameras sowie von Informationen anderer Sensoren. Dadurch ermöglicht die SIM4500 unter anderem eine vollständige, digitale Objekttransformation für die Datenarchivierung. Eine Vielzahl vorgefertigter Operatoren der Sick Algorithm API sowie HALCON ermöglichen es, die unterschiedlichen Sensordaten zu wertvollen Informationen im Kontext von Industrie 4.0 zu verarbeiten. Eingesetzt werden kann SIM4500 in allen Bereichen der Fabrik- und Logistikautomation zudem für Multi-Sensor- oder kamerabasierte Inspektionen oder zur Vermessung oder zur Identifikation von Objekten und Bauteilen.

Als wesentlicher Bestandteil des Eco-Systems Sick AppSpace eröffnet das SIM-Portfolio von Sick neue Wege zu maßgeschneiderten Applikationslösungen. Die funktionale Skalierung der verschiedenen SIM-Varianten gewährleistet dabei auch eine wirtschaftlich effiziente Umsetzung von kleinen Anwendungen mit beispielsweise nur einer Streaming-Kamera bis zur komplexen Multi-Sensor-Integration. Die Möglichkeit, erfolgreich gelöste Aufgabenstellungen als Apps über die Marktplatz-Plattform des Sick AppPool zu veröffentlichen, wird die Beliebtheit programmierbarer Sensoren sowie der Sensor Integration Machines bei den Anwendern weiter steigern.

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