Fachbeiträge

Von der Leine gelassen

IDS NXT Industriekamera kommuniziert über WLAN und Bluetooth

Drahtlose Kommunikation ist im Consumer-Umfeld bereits Standard, in der industriellen Bildverarbeitung dagegen noch eine eher unübliche Technologie. WLANs haben im zeitlichen Verhalten und in Bezug auf die Übertragungsstabilität so ihre Tücken. Ist das "Funk-Netzwerk" damit völlig ungeeignet für die industrielle Bildverarbeitung? IDS zeigt mit einer Konzeptstudie auf Basis der Vision App-basierten IDS NXT-Geräte die Vorteile der drahtlosen Kommunikation und sinnvolle Einsatzmöglichkeiten.

WLAN - Instabil und langsam oder einfach zu hohe Anforderungen?

Drahtlose Netzwerke auf Basis von Wireless Local Area Network (WLAN) nach IEEE 802.11 stellen das Transportmedium von Ethernet durch die Luft dar. Verglichen mit der kabelgebundenen EthernetÜbertragung zeigen sich Einschränkungen der Funk-Technologie im industriellen Umfeld. So sind trotz der aktuellen Standards WLAN-N bzw. WLAN-AC Angaben zu möglichen Datenraten von fast 7Gbit/s nur graue Theorie, da sie stark von den eingesetzten Geräten und deren Umgebung abhängig sind. Das beeinflusst zudem die Übertragungsreichweite negativ. Kein wirklicher Vergleich zu den stabilen Übertragungsraten, die mit einem Ethernet-Kabel erreichbar sind. Aufgrund erhöhter Störanfälligkeit des nichtdeterministischen Funk-Mediums ist darüber hinaus auch mit Datenverlust und unkalkulierbaren Latenzzeiten zu rechnen. Anwendungen mit hartem Echtzeitbedarf sind mit kabelloser Kommunikation eher nicht realisierbar. Setzt die Industrie hier zu hohe Anforderungen oder ist sie im Vergleich zur Consumer-Branche nur "vorsichtiger" in der Umsetzung neuer Technologien?

Zeit zum Umdenken

Der Grund für den WLAN-Erfolg im Consumer-Umfeld liegt in der "Mobilität" der kabellosen Technologie. Welcher Anwender möchte schon meterweise Kabel und unzählige LAN-Dosen in allen Ecken des Hauses installieren, um all seine im Gebrauch befindlichen LAN-Geräte zu vernetzen. Im WLAN-Sendebereich finden beliebig viele Geräte Zugang zum Netzwerk, bei freier Positionierung. Einmal autorisiert wechseln die Geräte die Sendebereiche völlig selbständig. Benutzerfreundlichkeit, Simplizität, unterstützende Assistenten, Hochsprachen - all diese Komfortmerkmale bedeuten einfache Bedienung, unkomplizierte Einrichtung, weniger Wartungsaufwand, geringere Notwendigkeit für Fachkenntnisse und letztendlich Zeit- und Kostenersparnis für Systemintegratoren und Anwender. Das sind auch für das industrielle Umfeld entscheidende Vorteile.

Weiterentwicklung des IDS NXT Gerätekonzepts

Mit den neuen Vision App-basierten Geräten der IDS NXT Serie bietet IDS bereits eine flexible Plattform, die unzählige Anwendungsmöglichkeiten eröffnet und damit die Industrie 4.0 und das IoT unterstützt, neue Wege zu gehen. Durch einfache Bedienbarkeit und den Einsatz von Apps sind diese enorm wandlungsfähigen Geräte zudem schnell konfiguriert und in Betrieb genommen. Anders als klassische Industriekameras können sie Zustände oder Merkmale ihrer Umgebung selbst auswerten und nur wenige, aber anwendungsrelevante Daten als Ergebnisse an PCs oder Prozesssteuerungen übermitteln. Damit sind IDS NXT Geräte bereits auch für Anwendungsfälle geeignet, in denen Maschinen weitestgehend autonom arbeiten und nur gelegentlich Ergebnis- oder Statusdaten melden müssen. Der Einsatz drahtloser Kommunikationskanäle in Geräten der IDS NXT Serie ist somit eine logische Weiterentwicklung des Konzepts.

Mit einem zusätzlichen Funkmodul ausgestattet stellt die Konzeptstudie "IDS NXT vegas WiFi" parallel zum IP65-geschützten LAN Anschluss die WLAN-Frequenzen 2.4GHz und 5GHz nach IEEE802.11 sowie Bluetooth für die Übertragung zur Verfügung. Durch eine interne Antenne behält der Vision App-basierte Sensor (im selben Raum mit Sichtverbindung) weiterhin die IP65-Schutzklasse und unterstützt damit Funkverbindungen im Nahbereich. Eine zweite Variante der Konzeptstudie mit zertifizierter Außenantenne verleiht der Kamera hingegen eine Funkreichweite, wie sie üblicherweise auch andere WLAN-Geräte besitzen. Eine Stromversorgung vorausgesetzt, kann der IDS NXT vegas WiFi überall dort Bilder verarbeiten und Ergebnisse übermitteln, wo eine Netzwerkinfrastruktur fehlt. Da das integrierte WLAN Modul sowohl Netzwerk-Client als auch Access Point sein kann, ist auch der direkte Zugriff über Mobilgeräte unabhängig von einem lokalen Netzwerk möglich. Das vereinfacht die Ersteinrichtung, Konfiguration und Wartung der Geräte, da diese an jedem beliebigen Ort über die "Mobile-App" an einem Tablet erfolgen kann. Auch ein Solar- bzw. gepufferter Akku-Betrieb ist mit einer Betriebsleistung von ca. 5 Watt realisierbar und ermöglicht den Geräten den vollständig kabellosen und somit mobilen Einsatz über mehrere Stunden.

Einsatzmöglichkeiten

Von den Möglichkeiten einer drahtlosen Kommunikation mit dem Bildverarbeitungsgerät profitieren generell alle mobilen Anwendungen, die „weichen“ und „festen“ Echtzeitanforderungen genügen und lediglich geringe Datenvolumen austauschen. In der Fabrik der Zukunft (Industrie 4.0) gehören Prozessoptimierung und Erhöhung der Gesamtanlageneffektivität bei gleichzeitig sinkenden Kosten zu den wichtigsten Anforderungen.

Robotik-Anwendungen, deren Arbeitsraum mit am Roboterarm befestigten Kameras visuell erfasst und per Bildverarbeitung ausgewertet werden, erzielen eine höhere Zuverlässigkeit und Genauigkeit. Die kabelgebundene Weiterleitung von Kamerabildern an eine entfernte Auswerteeinheit kann die Beweglichkeit eines Roboterarms jedoch stark einschränken. Die "on-camera"-Bildverarbeitung mit drahtloser Ergebnisübertragung der IDS NXT vegas WiFi Plattform ermöglicht eine höhere Einsatzflexibilität bei gleichzeitiger Vereinfachung und Kostensenkung der Infrastruktur des Kabelnetzwerks. Auch fahrerlose Transportsysteme (FTS) sind auf eine weitgehend autonome Arbeitsweise angewiesen. Kabelverbindungen zum FTS gibt es nicht. Steuerkommandos in Form von Zahlencodes entlang der Fahrwege oder an Weggabelungen können von einem IDS NXT vegas WiFi direkt optisch ausgewertet und über die drahtlose Kommunikation an eine zentrale Hauptsteuerung der FTS weitergegeben werden. Fehler und Statusmeldungen eines FTS sind von überall empfangbar und zusätzlich steht ein mobiler Servicezugang zur smarten Kamera zur Verfügung. Während der Entwicklung und Einrichtung der IDS NXT Vision Apps können die drahtlos kommunizierenden WiFi-Geräte auf ein LAN verzichten. Der integrierte WLAN Access Point gestattet mobilen Zugriff auf alle Gerätefunktionen ohne zusätzliche Peripherie aufbauen zu müssen. It's so easy!

Vorteile nutzen

Funknetzwerke über WLAN oder Bluetooth-Technologie sind durchaus "störanfälliger", "weniger stabil" oder auch "langsamer" als LAN. Ihre mobilen Eigenschaften ermöglichen aber Bildverarbeitung an Orten zu betreiben, wo Kabelnetzwerke und Stromanschlüsse nicht verfügbar oder unmöglich sind. Dazu gewinnen Sie mehr Komfort in der Einrichtung, Bedienung und Wartung Ihrer Geräte. Überdenken Sie die kabellose Alternative. Lassen Sie Ihre Bildverarbeitung von der Leine!