Embedded-Module für anspruchsvolle HMI

Schräge Ansicht der Platine von TQ.
Schräge Ansicht der Platine von TQ. – Bild: TQ-Systems GmbH

In den letzten Jahren wurden zwar innovative, optische und akustische Bedienkonzepte zur Bedienung von Geräten und Maschinen entwickelt, die sich aber aus Kostengründen nur in Einzelfällen durchsetzen konnten. Dabei ermöglichen Embedded-Computing-Module heute eine oft kostengünstige Umsetzung dieser Konzepte, die mittlerweile auf künstliche Intelligenz (KI) und mehr Konnektivität setzen. War die Bildverarbeitung bislang auf die Beobachtung von Prozessen zur Steuerung und Reglung in der Automation fokussiert, kommen jetzt zunehmend auch HMI-Aufgaben hinzu, gerade weil so eine kontaktlose Bedienung möglich wird. So könnte die Integration einer Kamera in das HMI künftig etwa Zusatzgeräte wie Barcodescanner ersetzen. An Maschinen und Anlagen könnten integrierte Kameras eine biometrische Authentifizierung per Gesichtserkennung realisieren, auch zur Zwei-Token-Authentifizierung für Anwendungen mit einem erhöhten Sicherheitsbedarf. Auch hier ist KI gefragt, allerdings gekoppelt mit zusätzlichen Security-Funktionen, die möglichst tief in der Hardware integriert sind.

Auf’s Wort hören

KI kommt auch in der Sprach- oder Geräuscherkennung zum Einsatz. Die akustische Bedienung hilft wieder, wenn alle Hände im Einsatz sind und zusätzlich die Augen nicht abgewendet werden können, etwa bei Medizintechnik-Produkten für Chirurgen. In einigen Situationen, speziell bei Verkaufsautomaten und Bezahlstationen, ist eine Audioverarbeitung nützlich, die mehrere Mikrofone auswerten kann, um Störgeräusche besser zu filtern.

cDesign by Freepik 2
Bild: ©Design by Freepik

Sensoren erweitern Optionen

Manchmal braucht es kein revolutionäres neues Bedienkonzept, sondern die clevere Optimierung eines bestehenden HMIs. So können beispielsweise Beschleunigungssensoren aus der Lageposition erkennen, in welchem Zustand das Gerät ist und welche Bedienschritte sinnvoll sind. Oder es lässt sich mit Lidar-Sensoren die automatische Positioniergenauigkeit erhöhen und mögliche Stellzeiten durch den Menschen reduzieren – hier punktet ein HMI also nicht durch eine intuitivere, sondern durch eine schnellere Bedienung. Allerdings muss die Hardware die entsprechenden Sensor-Schnittstellen unterstützen.

Embedded-Module von TQ

Die Multitouch-Bedienung der Smartphones als Vorlage für HMIs ist also längst nicht das Ende der Entwicklung zur intuitiven, zuverlässigen und sicheren Gerätebedienung. Die aktuellen Halbleiterdesigns greifen die Trends auf und integrieren die notwendige Funktionalität in die CPUs. Ein Beispiel ist der i.MX 95 von NXP, der neben den Arm-Cores über einen KI-Beschleuniger mit einer Spitzenleistung von 2 TOPS verfügt. Dieser Baustein ist die Grundlage für die TQ-Embedded-Module TQMa95xxSA und TQMa95xxLA. Um sich dem Leistungsbedarf der Anwendung und ihrem HMI anpassen zu können, stehen die Module mit zwei, vier oder sechs Arm Cortex-A55-Cores zur Verfügung. Zwei unabhängige Echtzeit-Domänen (Arm Cortex-M7 und Arm Cortex-M33) stehen etwa für Sicherheits-/Low-Power- und Hochleistungs- Echtzeitanwendungen zusätzlich zur Verfügung. Mit bis zu 16 GB LPDDR5, bis zu 256 Megabyte Quad-SPI NOR-Flash und bis zu 256 Gigabyte eMMC bieten die Module auch für sehr umfangreiche HMIs genügend Speicherplatz.

Für Bildanalysen geeignet

Die Modul-Familie ermöglicht Bildanalysen durch den integrierten KI-Beschleuniger NXP eIQ Neutron als Teil einer Machine-Vision-Pipeline für den Einsatz mit netzwerkfähigen Smart-Kameras oder mehreren Kamerasensoren. Letztere unterstützt der NXP ISP (Image Signal Processor) und ermöglicht so die Nutzung einer breiten Palette von Bildsensoren für Industrie-, Robotik-, Medizin- und Automobilanwendungen. Diese Bildverarbeitungspipeline ermöglicht vielfältige Bildverarbeitung wie Gesten- oder Personenerkennung. Allerdings ist Bildanalyse für viele Entwickler Neuland, deshalb gewinnt der Software-Support an Bedeutung. NXPs eIQ Neutron NPU und die Entwicklung von Anwendungen für Maschinelles Lernen (ML) werden durch das preisgekrönte eIQ ML Software Development Environment unterstützt, eine Sammlung von Bibliotheken und Entwicklungswerkzeugen für die Erstellung von ML-Anwendungen für ML, die für i.MX-Anwendungsprozessoren und MCUs entwickelt wurden. Das eIQ-Toolkit nutzt Open-Source-Technologien und ist in die Yocto-Entwicklungsumgebungen integriert, was die Entwicklung kompletter Anwendungen auf Systemebene erleichtern soll.

Grafik in 4k möglich

Für die Grafikdarstellung mit Auflösungen bis zu 3840 x 1440p60 sorgt die integrierte Arm Mali-GPU sowie 2 x LVDS auf vier Lanes und 1 x eDP auf zwei Lanes. Das Modul ist zudem für die Audioverarbeitung und -signalisierung ausgestattet und kann optional einen Gyroscope-Sensor der TQMa95xxSA/LA-Familie mitbringen. Für die Kommunikation mit Netzwerken bzw. Netzwerk-Kameras stehen bis zu zwei x GBit-Ethernet- (TSN-fähig) und eine x 10GBit-Ethernet-Schnittstellen zur Verfügung.



  • Zoom-Nutzer verstärkt im Visier

    Zoom-Nutzer verstärkt im Visier

    Die Corona-Pandemie stellt uns alle vor große Herausforderungen – nicht nur im privaten Bereich, sondern auch beruflich. Unzählige Menschen weltweit arbeiten derzeit erstmals im Homeoffice.

    mehr lesen: Zoom-Nutzer verstärkt im Visier

  • Auftragseingang im Maschinenbau im Februar 2020

    Auftragseingang im Maschinenbau im Februar 2020

    Im Februar verfehlten die Auftragseingänge im deutschen Maschinenbau ihr Vorjahresniveau real um 4 Prozent. Während die Bestellungen der inländischen Kunden um 6 Prozent sanken, lagen die Auslandsorders um 3 Prozent…

    mehr lesen: Auftragseingang im Maschinenbau im Februar 2020

  • Neuer Vice President Americas bei Leuze

    Neuer Vice President Americas bei Leuze

    Sergio Resendiz (Bild) ist neuer Leuze-Vice President Americas und berichtet direkt an den CEO Ulrich Balbach.

    mehr lesen: Neuer Vice President Americas bei Leuze

  • Wenn der Roboter beim Prüfen hilft

    Wenn der Roboter beim Prüfen hilft

    Eine zentrale Anwendung beim Roboter-Einsatz ist die Kollaboration zwischen Mensch und Maschine – beispielsweise die Unterstützung bei für den Menschen belastenden Aufgaben. Welche Vorteile eine produktive Mensch-Roboter-Kooperation (MRK) haben kann,…

    mehr lesen: Wenn der Roboter beim Prüfen hilft

  • Körperschall im Edge analysieren

    Körperschall im Edge analysieren

    Der Condition-Monitoring-Workshop ‚Smart Monitoring – Körperschallanalyse im Edge‘ (max. 20 Teilnehmer) von Systec Electronic zeigt, wie sich mit unterschiedlichen Technologien physikalische Eigenschaften von Maschinen und Anlagen erfassen und zusammenführen lassen.

    mehr lesen: Körperschall im Edge analysieren

  • PWC steigt bei Adamos ein

    PWC steigt bei Adamos ein

    Die Wirtschaftsprüfungs- und Beratungsgesellschaft PWC Deutschland beteiligt an der Adamos GmbH. Adamos verfolgt mit mehr als 30 Partnern das Ziel, ein Ökosystem zu etablieren, in dem gemeinsam durchgängige Lösungen für…

    mehr lesen: PWC steigt bei Adamos ein

  • Maschinen leasen statt kaufen

    Maschinen leasen statt kaufen

    Seit einigen Jahren erfreuen sich Leasingmodelle für Maschinen einer wachsenden Nachfrage. Doch welche Vorteile bietet dieses Modell für kleine und mittlere Handwerksbetriebe und wie kann man sich vor möglichen Schäden…

    mehr lesen: Maschinen leasen statt kaufen

  • Wo stehen deutsche Unternehmen bei der Digitalisierung?

    Wo stehen deutsche Unternehmen bei der Digitalisierung?

    Deutsche Unternehmen stellen sich in einer aktuellen Bitkom-Studie in Sachen Digitalisierung nur ein ‘befriedigend‘ aus. Die Coronakrise sei dabei ein Weckruf, die Digitalisierung massiv voranzutreiben, sagt Bitkom-Präsident Achim Berg.

    mehr lesen: Wo stehen deutsche Unternehmen bei der Digitalisierung?

  • Kurzarbeit in der Industrie steigt

    Kurzarbeit in der Industrie steigt

    Kurzarbeit in der Industrie steigt 25,6% aller Firmen der deutschen Industrie erwarten in den kommenden drei Monaten Kurzarbeit. Das ist der höchste Stand seit 2010. Vor drei Monaten waren es…

    mehr lesen: Kurzarbeit in der Industrie steigt

  • Erwartungen an die Cloud in der Praxis

    Erwartungen an die Cloud in der Praxis

    Entscheider erwarten durch den Einsatz der Cloud vor allem mehr Agilität sowie schnell zur Verfügung stehende performante Services. In einer Studie von Exasol übertrifft die Cloud im Praxiseinsatz in vielen…

    mehr lesen: Erwartungen an die Cloud in der Praxis

  • Sechs Prozent der Deutschen Unternehmen nutzen KI-Technologien

    Sechs Prozent der Deutschen Unternehmen nutzen KI-Technologien

    Im Rahmen einer Studie hat das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie ermittelt, dass nur sechs Prozent der Deutschen Unternehmen künstliche Intelligenz einsetzen. Diese Unternehmen investierten rund 4,8Mrd.€ in die Technologie.

    mehr lesen: Sechs Prozent der Deutschen Unternehmen nutzen KI-Technologien

  • Zustände überwachen im Industrial IoT

    Zustände überwachen im Industrial IoT

    Schildknecht bietet auf dem Automatisierungstreff 2020 ein Tagesprogramm rund um das Condition Monitoring von industriellen Maschinen und Anlagen an. Nach einer Keynote widmen sich drei Workshops dem Thema mit dem…

    mehr lesen: Zustände überwachen im Industrial IoT