GPU-Edge für KI-gestützte Inline-Inspektion

Das Inspektionssystem von Maddox AI
Das Inspektionssystem von Maddox AI – Bild: Maddox AI GmbH

Bauteile werden schneller gefertigt, Qualitäts- und Effizienzanforderungen steigen kontinuierlich, während gleichzeitig die Varianz von Produkten und Prozessen zunimmt. Klassische, regelbasierte Bildverarbeitungssysteme stoßen dabei zunehmend an ihre Grenzen – insbesondere dann, wenn kleinste Oberflächenfehler und komplexe Geometrien bei stark schwankenden Prozessbedingungen zuverlässig erkannt werden sollen.

In der Linie geprüft

Ein wesentliches Merkmal moderner Inspektionssysteme ist ihre tiefe Integration in den Produktionsablauf. Zudem erfolgt die visuelle Prüfung häufig nicht mehr nur stichprobenartig am Ende der Linie, sondern kontinuierlich während der Fertigung. Daraus ergeben sich strenge Anforderungen an Latenz und Taktzeit. Entscheidungen müssen innerhalb enger Zeitfenster getroffen werden, ohne den Materialfluss zu beeinträchtigen. „Gerade bei Oberflächeninspektionen müssen oft sehr große Bilder verarbeitet werden, oder es sind sogar mehrere Kameras aus unterschiedlichen Perspektiven im Einsatz“, sagt Behar Veliqi, Co-Founder & CTO von Maddox AI. Das Unternehmen entwickelt KI-Software für die visuelle Qualitätsprüfung in der industriellen Fertigung. „Je höher die Auflösung und je komplexer der Anwendungsfall, desto wichtiger wird eine performante Ausführung der KI direkt vor Ort.“ Hinzu kommt, dass viele Produktionsanlagen bereits über bestehende Kameras und Beleuchtungssysteme verfügen, die in neue KI-Systeme integriert werden müssen.

GPU-basierte Edge-Nodes

Das Herzstück moderner Embedded-Inspektionssysteme bilden meist GPU-basierte Edge-Nodes. Diese Systeme kombinieren kompakte Bauformen mit hoher Rechenleistung und sind speziell für die Ausführung neuronaler Netze optimiert. Im Vergleich zu CPU-basierten Ansätzen ermöglichen sie eine um ein Vielfaches schnellere Inferenz. Mit seiner gleichnamigen KI-Software für industrielle Bildverarbeitung adressiert etwa Maddox AI diese Herausforderungen. Das Produkt verbindet GPU-basiertes Edge-Deployment mit einer Cloud-Plattform und ermöglicht so skalierbare sowie robuste Inspektionssysteme für einfache bis komplexe Produktionsumgebungen. Viele Anwendungsfälle sind ohne GPUs schlicht nicht realisierbar, sagt Veliqi. „Insbesondere wenn mehrere Kamerastreams parallel verarbeitet oder sehr große Bilddaten analysiert werden müssen, überfordert dies CPUs.“

Standardisierte Architektur

Der Anbieter verzichtet auf klassische Smart Cameras. Statt Rechenleistung in Kameras zu integrieren, übernimmt das der zentrale Industrie-PC, an den die Kameratypen angebunden werden. Unterstützt werden u.a. GenICam-kompatible Industriekameras, Zeilenkameras sowie spezialisierte Bildquellen. „Smart Cameras sind für einfache Anwendungen durchaus sinnvoll, haben aber wiederum bei komplexen Use Cases ihre Schwächen“, sagt Veliqi. „Hohe Auflösungen, viele Fehlerklassen oder spezielle Bildformate lassen sich mit einem zentralen IPC deutlich flexibler und wirtschaftlicher abbilden.“

Stabilität und Reproduzierbarkeit

Um die Applikation stabil aufzustellen, kombiniert Maddox AI mehrere Ansätze. Die KI-Modelle werden zentral in der Cloud trainiert und vor dem Einsatz in der Produktion anhand realer Daten simuliert. „So lässt sich bereits vor dem Rollout abschätzen, wie sich ein neues Modell auf Ausschussraten und Prozessstabilität auswirkt“, schildert Veliqi. Für die Inferenz auf dem Edge werden die Modelle zusätzlich optimiert, etwa durch den Einsatz von Nvidia TensorRT. Darüber hinaus setzt das System auf modulare Modellarchitekturen, bei denen mehrere Fehlerklassen gemeinsam verarbeitet werden. Die Sicherstellung konsistenter Trainingsdaten und ein zweistufiger Ansatz aus überwachten Modellen und ergänzender Anomalieerkennung tragen dazu bei, auch unter wechselnden Bedingungen robuste Ergebnisse zu liefern.

Cloud und Edge

Während die Inspektion mit Maddox AI am Edge erfolgt, übernimmt die Cloud eine zentrale Rolle bei Training, Simulation und Verwaltung der Modelle. Mehrere Modellvarianten können parallel entwickelt, getestet und versioniert werden, ohne den laufenden Produktionsbetrieb zu unterbrechen. „Die Trennung von Training und Inferenz ist ganz essenziell“, so Veliqi. „Sie erlaubt es, neue Modelle iterativ zu verbessern und erst dann in die Linie zu bringen, wenn sie die gewünschten Ergebnisse liefern.“ Updates werden kontrolliert per Knopfdruck ausgerollt und können bei Bedarf automatisch auf eine vorherige Version zurückgesetzt werden.

Fazit

KI-basierte Inline-Inspektion stellt hohe Anforderungen an Latenz, Rechenleistung und Systemstabilität. Reine Cloud-Ansätze sind dafür in der industriellen Praxis meist ungeeignet. Edge-Deployment auf GPU-basierten Embedded-Systemen verspricht die erforderliche Echtzeitfähigkeit, Wirtschaftlichkeit und Robustheit, die Industrielle Anwendungen oft erfordern. In Kombination mit cloudgestütztem Training und zentralem Modellmanagement entsteht ein Ansatz, der den wachsenden Qualitätsanforderungen moderner Produktionslinien Rechnung tragen soll – insbesondere dort, wo klassische Bildverarbeitung und reine Cloud-Konzepte nicht mehr ausreichen.



  • Ifo-Institut beziffert Produktionsausfälle mit 40Mrd.€

    Ifo-Institut beziffert Produktionsausfälle mit 40Mrd.€

    Die deutsche Industrie hat derzeit mit Lieferengpässen zu kämpfen und laut Ifo Institut haben diese bereits zu Produktionsausfällen in Höhe von 40Mrd.€ geführt.

    mehr lesen: Ifo-Institut beziffert Produktionsausfälle mit 40Mrd.€

  • Orbis bündelt HR-Knowhow unter neuer Dachmarke

    Orbis bündelt HR-Knowhow unter neuer Dachmarke

    Die Orbis-Gruppe will mit der neuen Dachmarke Orbis People ihr SAP-Knowhow im Bereich Personalmanagement unter einem Dach bündeln.

    mehr lesen: Orbis bündelt HR-Knowhow unter neuer Dachmarke

  • Maschinen- und Anlagenbau bleibt trotz Materialengpässen auf Kurs

    Maschinen- und Anlagenbau bleibt trotz Materialengpässen auf Kurs

    Der Maschinen- und Anlagenbau bekommt die globalen Materialengpässe und Lieferschwierigkeiten zunehmend zu spüren. „Wie in allen Industrien, werden sich auch bei uns die Lieferschwierigkeiten bei einigen Vorleistungen noch längere Zeit…

    mehr lesen: Maschinen- und Anlagenbau bleibt trotz Materialengpässen auf Kurs

  • Ifo-Index fällt um 1,2 Punkte

    Ifo-Index fällt um 1,2 Punkte

    Lieferengpässe drücken die Stimmung der deutschen Wirtschaft. So gehen die Indexwerte von Industrie, Handel und Dienstleistungen im Oktober zurück. Lediglich aus dem Bauhauptgewerbe kommen positive Signale.

    mehr lesen: Ifo-Index fällt um 1,2 Punkte

  • Energieeffizienz verbessern, CO2-Ausstoß verringern

    Energieeffizienz verbessern, CO2-Ausstoß verringern

    Die EU soll bis 2050 klimaneutral werden – über den European Green Deal und eine Abgabe auf CO2-Emissionen. Fraunhofer-Forschende unterstützen Unternehmen bei der Reduktion ihrer Emissionen mittels Net-Zero-Technologien.

    mehr lesen: Energieeffizienz verbessern, CO2-Ausstoß verringern

  • Vier neue Vertriebspartner für Universal Robots

    Vier neue Vertriebspartner für Universal Robots

    Universal Robots (UR) baut sein Vertriebsnetz in Deutschland aus. Mit SCS Robotik, JDT Robotics, PTS Automation sowie der Somack sind vier neue Partner hinzugekommen.

    mehr lesen: Vier neue Vertriebspartner für Universal Robots

  • Cyberangriffe gefährden die Digitalisierung

    Cyberangriffe gefährden die Digitalisierung

    Im seinem neuen Lagebericht zur IT-Sicherheit in Deutschland fordert das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik der Cybersicherheit eine stärkere Bedeutung beizumessen. Die Gefährdungslage sei hoch, so Bundesinnenminister Horst Seehofer.

    mehr lesen: Cyberangriffe gefährden die Digitalisierung

  • Materialise eröffnet Metall-Kompetenzzentrum für 3D-Druck

    Materialise eröffnet Metall-Kompetenzzentrum für 3D-Druck

    Der 3D-Druck-Spezialist Materialise vergrößert seinen Bremer Standort und hat ein Metall-Kompetenzzentrum für 3D-Druck eröffnet, das künftig 120 Mitarbeitern Platz bieten soll.

    mehr lesen: Materialise eröffnet Metall-Kompetenzzentrum für 3D-Druck

  • Moxa und Crosser arbeiten zusammen

    Moxa und Crosser arbeiten zusammen

    Mit dem Ziel Komplettlösungen für das Industrial Internet of Things anbieten zu können, arbeiten Moxa Europe und Crosser zukünftig zusammen. Dazu integriert Moxa den Low-Code-Ansatz von Crosser in seine Lösungen.

    mehr lesen: Moxa und Crosser arbeiten zusammen

  • Neuer Geschäftsführer bei Sage

    Neuer Geschäftsführer bei Sage

    Christoph Stoica verantwortet als neuer Geschäftsführer zukünftig die Landesgesellschaften in Zentraleuropa von Sage. Er übernimmt das Amt zum 1. November.

    mehr lesen: Neuer Geschäftsführer bei Sage

  • Höchstes Budget für Nachhaltigkeit im Maschinenbau

    Höchstes Budget für Nachhaltigkeit im Maschinenbau

    68 Prozent der deutschen Maschinen und Anlagenbauer haben Nachhaltigkeit in der Unternehmensstrategie verankert, 39 Prozent von ihnen – und damit mehr im Vergleich zu anderen Branchen – stellen spezielles Budget…

    mehr lesen: Höchstes Budget für Nachhaltigkeit im Maschinenbau

  • Aras ernennt Roque Martin zum CEO

    Aras ernennt Roque Martin zum CEO

    Roque Martin wird neuer CEO beim Low-Code-Spezialisten Aras. Der bisherige CEO und Unternehmensgründer Peter Schroer wechselt in das Board of Directors.

    mehr lesen: Aras ernennt Roque Martin zum CEO