Vision-Sensor vs. Smart-Kamera vs. PC-basiertes Bildverarbeitungssystem: ein vollständiger Vergleich

Zu entscheiden, wie man ein Bildverarbeitungssystem aufbaut, ist eine jener Entscheidungen, die wie ein technisches Detail wirken, bis man sie falsch trifft. Wählen Sie einen Vision-Sensor für eine Aufgabe, die ein komplettes System erfordert, und er wird nie ganz funktionieren. Wählen Sie ein PC-basiertes System für eine Aufgabe, die ein Sensor hätte bewältigen können, und Sie haben Tausende mehr ausgegeben als nötig. Sie haben Wartungsaufwand übernommen, den Sie nicht brauchten. Die drei Ansätze liegen bei Kosten, Leistung und Komplexität an sehr unterschiedlichen Punkten. In der Lücke zwischen ihnen werden Projekte gewonnen oder verloren.

Jahrelang war die Wahl einigermaßen klar. Vision-Sensoren erledigten die einfachen Aufgaben. PC-basierte Systeme die schwierigen. Smart-Kameras lagen dazwischen. Diese Grenze verschiebt sich rasch. Zebra hat gerade den NS42 auf den Markt gebracht, einen intelligenten Vision-Sensor mit integriertem Deep Learning. Er leistet Dinge, die vor Kurzem noch einen PC auf der Werkbank und einen Ingenieur zu seiner Bedienung bedeuteten. Es lohnt sich also, alle drei richtig zu betrachten, nach den Kriterien, die wirklich zählen.

Dies ist ein vollständiger Vergleich anhand der sechs Faktoren, die tatsächlich den Ausschlag geben: Kosten, Rechenleistung, Flexibilität, einfache Bereitstellung, Wartung und Skalierbarkeit. Wir liefern alle drei Typen. Wir haben keinen Grund, Sie zu einem hinzulenken. Am Ende steht eine Entscheidungsmatrix, die alles zusammenführt.

Die drei Ansätze, einfach erklärt

Ein Vision-Sensor ist eine einzige versiegelte Einheit mit Kamera, Prozessor, Objektiv und meist auch der Beleuchtung in einem Gehäuse. Sie richten ihn auf das Teil und richten die Aufgabe in seiner eigenen Software ein. Er trifft eigenständig eine Gut- oder Schlecht-Entscheidung, ohne angeschlossenen PC. Er ist der eigenständigste der drei. Für die Aufgaben, für die er gebaut ist, ist er der schnellste und günstigste Weg, eine zuverlässige Prüfung in Betrieb zu nehmen. Der Zebra NS42 ist ein gutes Beispiel dafür, wie leistungsfähig diese Kategorie geworden ist.

Eine Smart-Kamera vereint Kamera und Verarbeitung ebenfalls in einem Gerät. Sie ist ein leistungsfähigeres und flexibleres Werkzeug als ein Sensor. Es steckt mehr Rechenleistung an Bord. Die höheren Modelle nehmen Wechselobjektive auf. Je nach Modell führt sie die Software des Herstellers aus oder, auf einer offenen Plattform, Ihren eigenen Code. Sie überbrückt die Lücke zwischen einem einfachen Sensor und einem vollwertigen Computer.

Ein PC-basiertes System trennt die beiden Hälften. Eine Industriekamera erfasst das Bild und sendet es über GigE, USB3 oder einen Framegrabber an einen separaten PC, der die Verarbeitung in dedizierter Bildverarbeitungssoftware übernimmt. Es ist der leistungsstärkste und flexibelste Ansatz. Der PC kann so leistungsfähig sein, wie Sie es benötigen, und viele Kameras gleichzeitig betreiben. Es ist zugleich der Ansatz, dessen Aufbau und Pflege am meisten Arbeit erfordert.

Kosten

Die Kosten folgen einer klaren Reihenfolge. Ein Vision-Sensor ist der günstigste Weg, ein Bildverarbeitungsproblem zu lösen. Alles ist integriert und der Umfang ist eng gefasst. Eine Smart-Kamera liegt in der Mitte. Ein PC-basiertes System ist das teuerste und variabelste. Sie kaufen eine Kamera, einen PC, die Software und oft einen Framegrabber und bezahlen dann das Engineering, um sie zusammenzuführen.

Die Falle besteht darin, anzunehmen, das günstigste Gerät biete den besten Wert. Ein Vision-Sensor bietet hervorragenden Wert, wenn er Ihre Aufgabe erfüllt. Wenn Ihre Aufgabe mehr erfordert, als er bietet, ist er überhaupt nicht günstig. Er kann die Arbeit zu keinem Preis leisten. Der Wert entsteht dadurch, das Werkzeug auf die Aufgabe abzustimmen. Die Preise aller drei variieren stark je nach Auflösung und Spezifikation. Unser Preisleitfaden legt transparente Bereiche für das gesamte System dar, nicht nur für die Kamera allein.

Rechenleistung

Bei der Rechenleistung trennen sich die drei wirklich. Ein Vision-Sensor verfügt über eine feste Menge an integrierter Verarbeitung, abgestimmt auf seine vorgesehenen Aufgaben. Sie reicht für die Aufgaben, für die er ausgelegt ist. Erweitern lässt sie sich nicht. Eine Smart-Kamera hat mehr. Die besseren haben viel. Sie bleibt ein eigenständiges Gerät mit einer Obergrenze. Ein PC-basiertes System hat mit großem Abstand am meisten. Es ist das einzige, das Sie erweitern können, durch einen schnelleren Prozessor, mehr Speicher oder eine Grafikkarte für Deep Learning.

Genau hier wird der NS42 interessant. Er zeigt, wie die Obergrenze steigt. Er trägt 8 GB Speicher. Er verarbeitet Bilder auf dem Gerät, statt sie an externe Hardware zu senden. Er führt Deep-Learning-Werkzeuge direkt an Bord aus. Vor einigen Jahren bedeutete diese Kombination einen PC. Die Lücke schließt sich am Sensor-Ende. Deshalb gilt die alte Regel, dass alles mit Deep Learning einen PC braucht, nicht mehr.

Flexibilität

Die Flexibilität folgt derselben Reihenfolge in umgekehrter Richtung. Ein Vision-Sensor ist konzeptbedingt der am wenigsten flexible. Er erledigt einen eng gefassten Satz von Aufgaben sehr gut und ist nicht dafür gedacht, weit darüber hinaus getrieben zu werden. Eine Smart-Kamera ist anpassungsfähiger, mit Wechselobjektiven bei den höheren Modellen und, auf offenen Plattformen, der Möglichkeit, Ihren eigenen Code auszuführen. Ein PC-basiertes System ist praktisch unbegrenzt. Sie können jede Software ausführen, beliebige Kameras kombinieren, beliebige Verarbeitung hinzufügen und die gesamte Anwendung ändern, ohne die Hardware zu ändern.

Eine Unterscheidung lohnt sich zu verstehen. Sie überrascht viele. Smart-Kameras teilen sich in offene und geschlossene Plattformen. Eine geschlossene Smart-Kamera führt nur die herstellereigene Software aus. Das begrenzt, wie weit die Anwendung wachsen kann. Eine Smart-Kamera mit offener Plattform führt ein vollständiges Betriebssystem aus. Sie kann die Software des Herstellers, eine Drittanbieter-Bibliothek oder Ihre eigenen Algorithmen auf dem Gerät ausführen. Wenn Sie erwarten, dass sich die Anwendung weiterentwickelt, zählt dieser Unterschied mehr als jede einzelne Spezifikation.

Einfache Bereitstellung

Die einfache Bereitstellung verläuft entgegengesetzt zur Leistung. Ein Vision-Sensor ist am schnellsten betriebsbereit. Er kommt als eine Einheit. Sie montieren ihn und richten die Aufgabe in geführter Software ein. Dann arbeitet er. Eine Smart-Kamera ist fast genauso schnell, mit etwas mehr zu konfigurieren, weil sie mehr leistet. Ein PC-basiertes System erfordert den größten Aufwand. Sie setzen getrennte Teile zusammen und konfigurieren sie, installieren Software und richten dann eine Kamera, ein Objektiv und die Beleuchtung als einzelne Komponenten aus.

Der NS42 zeigt, wie weit das Sensor-Ende hier gekommen ist. Er wird vollständig in derselben Software eingerichtet, die auf Zebras stationären Scannern und Smart-Kameras läuft. Er ist so gebaut, dass er einen Erstnutzer durch die Schritte führt und einem erfahrenen zugleich schnelle Kontrolle gibt. Seine Funktion ImagePerfect+ erfasst bis zu 16 Bilder mit einem einzigen Trigger, jedes mit eigenem Fokus, eigener Belichtung und Beleuchtung. Das beseitigt einen Großteil des fummeligen Einrichtens, das früher eine erste Bereitstellung verzögerte. Die schnelle Einrichtung ist eines der stärksten Argumente für einen Sensor.

Wartung

Die Wartung richtet sich nach der Zahl der beweglichen Teile, in jeder Hinsicht. Ein Vision-Sensor ist die wartungsärmste Option. Er ist ein einziges versiegeltes Gerät, um das man sich über die eigene Firmware hinaus nicht kümmern muss. Es gibt keinen separaten Computer im Kreislauf. Eine Smart-Kamera ist ähnlich, mit etwas mehr Funktionsumfang zu verwalten. Ein PC-basiertes System trägt die meiste Last. Ein PC ist ein PC. Er braucht Betriebssystem-Updates. Seine Lebensdauer ist an diesen Support gebunden. Sein Speicher und seine Komponenten können ausfallen. Er muss abgesichert bleiben. Über Jahre der Produktion ist das ein realer und laufender Kostenpunkt, den die integrierten Optionen weitgehend vermeiden.

Skalierbarkeit

Skalierbarkeit bedeutet zwei verschiedene Dinge. Es lohnt sich, sie zu trennen. Da ist das Skalieren der Leistung eines einzelnen Inspektionspunkts. Und da ist das Skalieren über viele hinweg. Ein Vision-Sensor und eine Smart-Kamera skalieren vor allem über Softwarelizenzen. Beim NS42 etwa fügen Sie neue Werkzeuge und Fähigkeiten über Lizenzen statt über neue Hardware hinzu. Ein Gerät wächst mit Ihren Anforderungen bis zu seiner eingebauten Obergrenze. Ein PC-basiertes System skaliert durch Hinzufügen von Hardware. Seine Obergrenze liegt weit höher. Jeder Schritt kostet mehr und erfordert mehr Arbeit.

Für die Skalierung über eine ganze Anlage haben die integrierten Optionen einen leicht zu übersehenden Vorteil. Zebra-Sensoren und Smart-Kameras werden über die eine Aurora-Softwareplattform verwaltet. Ein ganzer Gerätebestand lässt sich von einer einzigen Stelle aus einrichten, bereitstellen und betreiben. Wenn Sie dieselbe Inspektion über viele Linien ausrollen, ist diese Einheitlichkeit so viel wert wie reine Rechenleistung.

Der Vergleich auf einen Blick

So vergleichen sich die drei Ansätze anhand der sechs Faktoren. Es ist ein Ausgangspunkt für ein Gespräch, kein Ersatz dafür, ein reales Gerät auf eine reale Anwendung abzustimmen.

Warum der NS42 für diesen Vergleich wichtig ist

Es lohnt sich, beim NS42 innezuhalten. Er zeigt, wie sich dieser gesamte Vergleich verschiebt. Zebra hat ihn als Vision-Sensor auf den Markt gebracht, am zugänglichen Ende der Skala. Er trägt Fähigkeiten, die zu den darüber liegenden Kategorien gehören.

Er verwendet einen Monochrom-Sensor, verfügbar in Versionen mit 2 und 5 Megapixeln, mit 60 Bildern pro Sekunde, 8 GB Speicher und der gesamten Verarbeitung auf dem Gerät. Er kommt mit Deep-Learning-OCR, das Text und Zeichen ohne jegliches Training präzise liest. Er ergänzt ein Deep-Learning-Werkzeug zur Anomalieerkennung, das Defekte findet, die herkömmliche Werkzeuge übersehen, und eine Heatmap erzeugt, die zeigt, wo sich jeder befindet und wie schwerwiegend er ist. Er erledigt weiterhin auch die klassischen Bildverarbeitungs- und Barcode-Aufgaben. Auf der Hardwareseite bietet er integrierte und im Feld austauschbare Beleuchtung, bis zu neun digitale I/O-Ports sowie einen USB-C-Port. Zu den Stromoptionen gehört PoE+.

Was ihn relevant macht, ist keine einzelne Zahl. Es ist, dass ein Gerät, das als Vision-Sensor positioniert und bepreist ist, nun Deep-Learning-OCR und Defekterkennung an Bord leistet. Das hätte Sie vor Kurzem direkt zu einem PC geführt. Wenn Ihre Anwendung eine definierte Inspektions- oder OCR-Aufgabe ist, kann ein solches Gerät sie zu einem Bruchteil der Kosten und des Aufwands eines vollständigen Systems lösen. Genau das ist die Einschätzung, bei der dieser Vergleich Ihnen helfen soll.

Die Entscheidungsmatrix

Arbeiten Sie diese der Reihe nach durch. Das erste Ja, das wirklich passt, weist Ihnen Ihren wahrscheinlichen Ausgangspunkt. Wenn mehrere Antworten in verschiedene Richtungen ziehen, bedeutet das meist, dass die Wahl wirklich ausgewogen ist. Es lohnt sich, sie durchzusprechen.

Unsere Sicht

Es gibt hier keine beste Option, nur die beste Passung für die Aufgabe vor Ihnen. Ein Vision-Sensor wie der NS42 ist häufiger die richtige Antwort als früher. Geräte an diesem Ende tragen heute Fähigkeiten, die vor Kurzem einen PC erforderten. Eine Smart-Kamera eignet sich für die allgemeine Inspektion mit Wachstumsspielraum. Ein PC-basiertes System bleibt das Werkzeug für die anspruchsvollsten Aufgaben mit mehreren Kameras und hohem Durchsatz, bei denen nichts anderes den Spielraum hat. Die Kunst besteht darin, Ihre Anwendung klar zu lesen und sie der richtigen Ebene zuzuordnen, statt für eine Aufgabe zu viel zu kaufen, die es nicht braucht, oder zu wenig für eine, die es braucht.

Das ist die Einschätzung, die wir jede Woche mit Kunden treffen. Auf dem Papier ist sie selten so eindeutig, wie sie auf einem Datenblatt aussieht. Der schnellste Weg, es richtig zu machen, ist, es mit jemandem durchzusprechen, der mit allen dreien arbeitet und keinen Grund hat, Sie zu einem zu drängen. Genau dafür ist unser Team da.

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