Einsatzmöglichkeiten von CNN-Kameras in der optischen Messtechnik und der schnellen industriellen Bildverarbeitung

Zellulare Neuronale Netze (CNN) bieten in der optischen Messtechnik und der schnellen industriellen Bildverarbeitung völlig neue Möglichkeiten. Mit einem Kamerachip, auf dem eine CNN Netzwerkstruktur integriert ist, können räumliche Intensitätsverteilungen nicht nur aufgezeichnet, sondern bereits auf dem Chip pixelparallel verarbeitet werden. IPM hat sich intensiv mit den erst seit Ende 2007 kommerziell verfügbaren CNN-Kameras beschäftigt und diese in sehr unterschiedlichen Anwendungsbereichen getestet. So gelang mittels CNN erstmals die bildbasierte Regelung von Laserschweißprozessen. Die für die Regelung dieses hochdynamischen Prozesses notwendige Rechenleistung (ca. 10 Giga-Instruktionen pro Sekunde) wird durch die Single Instruction Multiple Data (SIMD) Architektur des CNN-Chips realisiert, wobei für die Bildverarbeitung wichtige Operationen wie die Verknüpfung jedes Pixels mit seinen Nachbarn (räumlich) und dem vorangegangenen Bild (zeitlich) bereits hardwareseitig implementiert sind. Neben einer Einführung in die prinzipielle Funktionsweise von CNNs werden Ergebnisse aus weiteren Anwendungsbereichen - 3D-Messtechnik, Qualitätskontrolle und Prozessregelung - vorgestellt.