Kosten- und Zeitdruck sind bei der Entwicklung von Bildverarbeitungslösungen allgegenwärtig. Das gilt für den Automotive-­Bereich ebenso wie für die Konsumgüterproduktion, die Lebensmittel- und Getränkeindustrie, die Medizintechnik, die Logistik, die Pharmabranche, die Elektronikmontage oder die Herstellung von Halbleitern. Was läge da näher, als Vision-Anwendungen auch „visuell" zu entwickeln?

 Für OEMs, die Vision-Subsysteme in Maschinen integrieren und diese in hohen Stückzahlen verkaufen, lassen sich große Investitionen in konventionelle Programmierung meistens noch rechtfertigen. Durch den Zugriff auf klassische Bildverarbeitungsbibliotheken lässt sich der Aufwand so abstimmen und optimieren, dass Spitzenwerte bei Leistung und Funktion erreicht werden. Systeminte­gratoren, Maschinenbauer und Hersteller von Fertigungsstraßen aber, die projektbezogene Installationen entwickeln, die nicht ohne weiteres auf andere Standorte übertragbar sind, profitieren dagegen besonders von einer integrierten Entwicklungsumgebung (engl. „Integrated development environment", kurz: IDE). Diese erlaubt es ihnen, problemlos von einem Projekt zum nächsten zu wechseln, ohne dabei Einbußen in der Leistung hinnehmen zu müssen.
Matrox Imaging bietet mit dem Design Assistant eine hardwareunabhängige grafische Entwicklungsumgebung für Bildverarbeitungsanwendungen an, mit deren Hilfe man ein Ablaufdiagramm und eine Bedienoberfläche visuell erstellt, anstatt konventionellen Programmcode zu schreiben. Zentrales Element ist eine Bibliothek mit Flussdiagramm-Schritten zum Kali­brieren, Aufbereiten und Umwandeln von Bildern, Suchen von Objekten, Extrahieren und Bewerten von Merkmalen, Lesen von Zeichenfolgen sowie Decodieren und Überprüfen von Identifikationsmarkierungen. Der Design Assistant basiert auf der Matrox Imaging Library, einer Bildverarbeitungsbibliothek, die seit über 20 Jahren besteht. Die fertigen Anwendungen können dann auf PCs mit GigE Vision oder USB3-Vision-Kameras bis hin zum Vision-System 4Sight GPm oder der Smartkamera Iris GT bereitgestellt werden.

Interaktives Design
Das Design des Ablaufdiagramms und der Bedienerschnittstelle erfolgen in der IDE, die auf einem Computer unter Microsoft Windows ausgeführt wird. Ein Ablaufdiagramm wird in mehreren Schritten zusammengestellt, wobei jeder Schritt aus einer vorhandenen Toolbox entnommen und interaktiv konfiguriert wird. Die Toolbox enthält Schritte für Bildanalyse und -verarbeitung, Kommunikation, Ablaufsteuerung und E/A-Funktionen. Die Ausgänge der einzelnen Schritte, bei denen es sich um Bilder oder alphanumerische Ergebnisse handeln kann, lassen sich einfach mit den Eingängen anderer Schritte verknüpfen. Verzweigungen geschehen mit Hilfe interaktiv eingegebener logischer Ausdrücke im Konditionalschritt. Ergebnisse aus Bildanalyse- und -verarbeitungsschritten werden sofort angezeigt, sodass die Parameter unmittelbar angepasst werden können. Ein kontextbezogener Leitfaden bietet für jeden Schritt im Ablaufdiagramm die passende Hilfe. Die Gruppierung einzelner Schritte in Unterdiagramme sorgt für eine bessere Lesbarkeit des Ablaufdiagramms.
Durch einen integrierten visuellen HTML-Editor ermöglicht der Design Assistant daneben auch das Erstellen einer benutzerdefinierten, webbasierten Bedienerschnittstelle. Benutzer können eine vorhandene Vorlage mit verschiedenen Anmerkungen (Grafik und Text), Eingaben (Bearbeitungsfelder, Steuerschaltflächen und Bildmarkierungen) und Ausgaben (ursprüngliche oder abgeleitete Ergebnisse und Statusangaben) anpassen. Eine Filmstreifenansicht bietet eine komfortable Darstellung und Verwaltung der zuvor analysierten Bilder. Die Bedienoberfläche lässt sich bei Bedarf mit einem externen HTML-Editor weiter ausbauen.

Bereitstellung lokal oder remote möglich
Nach Abschluss der Entwicklung wird das fertige Projekt mit dem Ablaufdiagramm und der Bedienerschnittstelle für den Einsatz lokal oder remote bereitgestellt. „Lokal" bedeutet, die Bereitstellung findet auf demselben Computer statt wie die Entwicklung. Das kann auch ein Vision-System sein. Die Remote-Bereitstellung erfolgt hingegen auf einem anderen Computer, einem Vision-System oder einer Smartkamera.
Die webbasierte Bedienerschnittstelle (auch „Operator View" genannt) ist lokal und remote über einen Webbrowser zugänglich. Die lokale Anzeige findet auf dem Entwicklungssystem statt und ist auch mit Smartkameras möglich, indem man an deren Videoausgang und USB-Schnittstelle einen einfachen Touchscreen anschließt. Auf diese Weise kann auf einen zusätzlichen Computer verzichtet werden. Die Remote-Anzeige ist auf jedem Computer möglich, einschließlich spezieller HMI- oder Touchpanel-PCs.
Als Alternative zur webbasierten Bedienerschnittstelle kann eine eigenständige HMI-Anwendung mit Microsoft Visual Studio erstellt und auf dem lokalen oder einem Remote-Computer betrieben werden. Verschiedene HMI-Anwendungen sind als Beispiele im Quellcode enthalten, darunter eine Multikamera-Anwendung zum Überwachen oder Steuern von Projekten auf verschiedenen Computern oder Smartkameras.
Schnellere, vielseitigere Entwicklung
In weltweit Hunderten mit ­Design Assistant realisierten Projekten zeigt sich, dass integrierte Entwicklungsumgebungen für Systemintegratoren von Vorteil sind. Vision-Anwendungen lassen sich damit schnell und einfach umsetzen - ohne Programmcode zu schreiben. Die Hardwareunabhängigkeit ermöglicht es dabei, auf die am besten geeignete Plattform für die jeweilige Aufgabe zurückzugreifen. Das kann ein PC mit GigE Vision oder eine USB3-­Vision-Kamera oder auch ein robustes und zuverlässiges Vision-System oder eine Smartkamera sein. Auch die Tatsache, dass Aktionen und Ergebnisse einfach über diskrete E/A, RS-232 oder Ethernet (TCP/IP,­ ­EtherNet/IP, Modbus, Profinet sowie systemeigene Roboterschnittstellen) an andere Automatisierungsinstanzen im Unternehmen kommuniziert werden können, sorgt für zusätzliche Flexibilität. Zeit und Kosten für Entwicklerschulungen werden minimiert, da die Entwicklungstools für Anwendungslogik und Bedienerschnittstelle in einem einzigen Programm integriert sind.