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.



  • Lieferengpässe drücken die Stimmung der Automobilindustrie

    Lieferengpässe drücken die Stimmung der Automobilindustrie

    Die Engpässe bei Vorprodukten wirken sich derzeit quasi auf alle Teile der Industrie aus. Besonders davon betroffen ist allerdings die Automobilindustrie, was sich auch in aktuellen Zahlen des Ifo Instituts…

    mehr lesen: Lieferengpässe drücken die Stimmung der Automobilindustrie

  • Datenwirtschaft und KI als Chance begreifen

    Datenwirtschaft und KI als Chance begreifen

    Laut einer ZVEI-Umfrage fühlen sich die Unternehmen der Elektronikbranche eingeschränkt, wenn es um die Nutzung von Daten geht, auch aufgrund von Rechtsunsicherheiten bezüglich der DSGVO.

    mehr lesen: Datenwirtschaft und KI als Chance begreifen

  • Mehr Angriffe, mehr Lösegeld, doppelt Erpresst

    Mehr Angriffe, mehr Lösegeld, doppelt Erpresst

    Nach einer Analyse des Technologie-Dienstleisters NTT haben Ransomware-Attacken ein neues Rekordniveau erreicht: Bis zum Jahresende müssen sich Unternehmen alle elf Sekunden auf einen Angriff mit Erpresser-Schadsoftware einstellen. Dabei nutzen Cyberkriminelle…

    mehr lesen: Mehr Angriffe, mehr Lösegeld, doppelt Erpresst

  • Weg ins Firmennetzwerk oft schlecht gesichert

    Weg ins Firmennetzwerk oft schlecht gesichert

    In Deutschland nutzen die Menschen laut einer G Data-Erhebung zu selten sichere Passwörter, Antiviren-Programme oder Zwei-Faktor-Authentifizierung. Damit steigt das Risiko im beruflichen und auch im privaten Bereich.

    mehr lesen: Weg ins Firmennetzwerk oft schlecht gesichert

  • Spatenstich für Neubau des Fraunhofer IPA

    Spatenstich für Neubau des Fraunhofer IPA

    In dieser Woche erfolgte der Spatenstich für den Neubau des Fraunhofer Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung. Das Investitionsvolumen beträgt rund 37Mio.€.

    mehr lesen: Spatenstich für Neubau des Fraunhofer IPA

  • Peter Schneck wird Cenit-CEO

    Peter Schneck wird Cenit-CEO

    Peter Schneck wird Mitglied des Vorstands bei der Cenit AG und übernimmt zum 1. Januar 2022 die Position des CEO. Er folgt auf Kurt Bengel der das Unternehmen plangemäß zum…

    mehr lesen: Peter Schneck wird Cenit-CEO

  • Rekordjahr für Investitionen in Quantentechnologien

    Rekordjahr für Investitionen in Quantentechnologien

    Der McKinsey ‘Quantum Technology Monitor’ zeigt eine Zunahme der globalen Markt – und Technologieentwicklungen von Quantentechnologien. Dabei sind die angekündigten Investitionen im laufenden Jahr dreimal so hoch wie in 2020.

    mehr lesen: Rekordjahr für Investitionen in Quantentechnologien

  • Stimmung in der Industrie belastet Geschäftsklima

    Stimmung in der Industrie belastet Geschäftsklima

    Nach einem Rückgang im August ist der Ifo-Geschäftsklimaindex auch im September gesunken. Belastet werden die Zahlen dabei durch die schlechtere Stimmung in der Industrie.

    mehr lesen: Stimmung in der Industrie belastet Geschäftsklima

  • Yaskawa baut neue Europa-Zentrale

    Yaskawa baut neue Europa-Zentrale

    Yaskawa hat den Grundstein für eine neue Europa-Zentrale in Hattersheim gelegt. Das Unternehmen investiert rund 23Mio.€ in den neuen Standort.

    mehr lesen: Yaskawa baut neue Europa-Zentrale

  • VDMA Robotik + Automation wählt neuen Vorstand

    VDMA Robotik + Automation wählt neuen Vorstand

    Der VDMA Robotik + Automation hat im Rahmen seiner Mitgliederversammlung einen neuen Vorstand gewählt. Als neuer Vorsitzender folgt Hahn Automation-CEO Frank Konrad auf Wilfried Eberhardt.

    mehr lesen: VDMA Robotik + Automation wählt neuen Vorstand

  • Siemens und Zscaler kooperieren

    Siemens und Zscaler kooperieren

    Siemens und Zscaler arbeiten zusammen, um Kunden den sicheren Zugriff vom Arbeitsplatz im Büro oder mobil auf Operational-Technology(OT)-Systeme und -Anwendungen im Produktionsnetzwerk zu ermöglichen.

    mehr lesen: Siemens und Zscaler kooperieren

  • Bechtle erwirbt Open Networks

    Bechtle erwirbt Open Networks

    Der österreichische Ableger von Bechtle hat Open Networks erworben. Die neuen Spezialisten bringen insbesondere Erfahrung in den Bereichen Application Services, Datacenter, Security und Netzwerk mit. Die Firma betreut rund 250…

    mehr lesen: Bechtle erwirbt Open Networks