Titelaufnahme

Titel
Integration von Bildverarbeitung in ein industrielles Automatisierungssystem basierend auf IEC 61499 / von Stefan-Felix Chelu
VerfasserChelu, Stefan-Felix
Begutachter / BegutachterinSünder, Christoph ; Zoitl, Alois
Erschienen2008
UmfangII, 159 Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Dipl.-Arb., 2008
Anmerkung
Zsfassung in engl. Sprache
SpracheDeutsch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (DE)IEC 61499 / Bildverarbeitung / FBDK / FBRT / MARTE / FORTE / SBO
Schlagwörter (EN)IEC 61499 / image processing / FBDK / FBRT / MARTE / FORTE / SBO
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-22741 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
 Das Werk ist frei verfügbar
Dateien
Integration von Bildverarbeitung in ein industrielles Automatisierungssystem basierend auf IEC 61499 [4.55 mb]
Links
Nachweis
Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Mit der vorliegenden Arbeit wird der neue zukunftsträchtige Standard für die Automatisierungstechnik, IEC 61499 auf seine Eignung zur industriellen Bildverarbeitung hin untersucht. Es soll gezeigt werden, dass komplexe, ressourcenhungrige Bildverarbeitungsanwendungen direkt und ohne Umwege in IEC 61499 entwickelt und ausgeführt werden können. Hiermit sollen die Vorteile - im besonderen gegenüber seinem Vorgänger IEC 61131 - demonstriert werden und etwaige Nachteile bzw.

Schwierigkeiten ebenfalls aufgezeigt werden. Dieses Experiment ist keinerlei eine Selbstverständlichkeit, denn die elektronische Bildverarbeitung verarbeitet große Datenmengen (Bilder, Videos) mittels aufwendigen mathematischen Algorithmen, während der IEC 61499 Standard mitunter Ressourcenökonomie und Echtzeitfähigkeit auf Mikrokontrollern anvisiert.

In diesem Zusammenhang wird auch ein neues Produkt, das Kompaktkamerasystem SBOx-C der Firma Festo vorgestellt, welche dem derzeitigen Entwicklungstrend folgend einen "intelligenten Sensor" darstellt. Sie enthält sowohl einen hochauflösenden Kamerasensor als auch einen leistungsstarken Mikrokontroller zur Vorverarbeitung der Sensordaten. Sie folgt damit dem Trend der verteilten Automatisierungssysteme, indem - ermöglicht durch die niedrigen Hardwarekosten - immer mehr "Intelligenz" in die Sensoren und Aktoren der Feldebene, hinzugenommen wird. Es wird ein Konzept vorgestellt, wie das Kompaktkamerasystem SBOx-C in eine IEC 61499 Automatisierungsanlage integriert werden kann und wie passende IEC 61499 Bildverarbeitungsfunktionsblöcke - zur Entwicklung von Bildverarbeitungsanwendungen in IEC 61499 - zu Verfügung gestellt werden können. Hierzu wird auch ein neuer IEC 61499 Datentyp zur Repräsentation von Bildern eingeführt.

Die Bildverarbeitungsfunktionen selbst werden durch den Einsatz von externen Bibliotheken realisiert und deren Einbindungsmöglichkeiten in IEC 61499 werden im Detail analysiert. Weiters wird auch eine Lösung für das Problem der großen Datenmengen der Bilder vorgestellt, welche seitens IEC 61499 schwer verarbeitet werden können.

Den Abschluss der Arbeit stellt eine IEC 61499 Anwendung zur Demonstration der Ergebnisse dar. Diese zeigt sowohl die erfolgreiche Implementation der Bildverarbeitungsfunktionalität in IEC 61499, als auch die einfache Integration des Kompaktkamerasystems in ein IEC 61499 Automatisierungssystem. Sie veranschaulicht auch einen der größten Vorteile des IEC 61499 Standards, nämlich das Nebeneinander von verschiedensten Technologien wie z.B. Bildverarbeitung, Motion Control, Visualisierung, Logik usw., welche alle auf dieselbe Art - durch Funktionsblöcke - in eine Gesamtapplikation kombiniert werden.

Zusammenfassung (Englisch)

The present elaboration investigates the new seminal standard for industrial automation IEC 61499 about its fitness for image processing. It will be shown that complex image processing applications with a high demand on resources can be directly developed and executed within IEC 61499.

Hereby the advantages of IEC 61499 - especially over its ancestor IEC 61131 - should be demonstrated and any disadvantages and difficulties should be pointed out. This experiment is not at all self-evident, because the industrial image processing has to handle a huge amount of data by extensive mathematical operations, whereas IEC 61499 mainly focuses on microcomputers with limited resources and real-time requirements.

Within this context a new product for industrial automation will be presented: The Compact Camera System SBOx-C, engineered by the FESTO company. This product joins the actual trend of "intelligent sensors". It contains a high resolution image sensor and further a high performance microcontroller to pre-process acquired sensor data.

So it is well equipped to follow the tendency of distributed automation components by carrying more "intelligence" into the sensor-actuator layer of automation processes.

A concept will be presented how to integrate the Compact Camera System SBOx-C into an automation plant, that is primarily based on IEC 61499 and further how an image processing application can be realised by using newly developed IEC 61499 Function Blocks.

The image processing functionality will be achieved by integrating external third party libraries and the integration possibilities of them into IEC 61499 runtimes are analysed in detail. Further a solution will be presented how to handle the huge amount of data of digital images, that causes a lot of troubles within IEC 61499 applications.

The completion of this thesis, is an IEC 61499 application to demonstrate the achieved results. It demonstrates the successful implementation of image processing into IEC 61499 applications as well as the successful integration of the Compact Camera System SBOx-C into an IEC 61499 based automation plant. It illustrates further one of the biggest advantages of the IEC 61499 standard, namely the coexistence and combination of a wide variety of technologies, like image processing, motion control, visualisation, logic, etc., that are all integrated using the same tools, viz. IEC 61499 Function Blocks.