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Betriebssysteme

Die meisten PC-basierenden Bildverarbeitungssysteme nutzen Microsoft Windows als Betriebssystem. Die Vielzahl an verfügbaren Entwicklungswerkzeugen, viele Entwickler und eine Schnittstelle, die vielen Anwendern bekannt ist, machen Windows zu einer einfach einsetzbaren Plattform.

Windows

Gleichzeitig ist diese Vertrautheit mit dem System jedoch auch ein Nachteil, da Nutzer eines Windows-basierten Bildverarbeitungssystems einfach zusätzliche Software installieren oder Konfigurationseinstellungen ändern können. Standard-Windows ist zudem anfällig für Datenverlust, wenn es nicht korrekt heruntergefahren wird. Daher sollte eine unterbrechungsfreie Stromversorgung zum Einsatz kommen, wenn die Gefahr von Spannungsausfällen besteht. Traditionell war Windows ein Desktop- und Server-Betriebssystem, das erhebliche Systemressourcen benötigt. Seit Windows 10 ist eine Reduzierung der minimal notwendigen Hardwareanforderungen festzustellen. Die Embedded-Version des Betriebssystems ist deutlich einfacher zu konfigurieren und ermöglicht die Entwicklung von sehr kompakten Geräten. Die neueste Version von Windows 10 mit dem Namen IoT (Internet of Things) ermöglicht nun auch noch kompaktere Systeme für Embedded-Anwendungen.

IoT (Internet of Things) ist der neue Name der Embedded-Gruppe bei Microsoft und unterstreicht die One-Windows-Strategie von Microsoft: Ein Windows für alle ‒ vom kleinsten Gerät, das Informationen oder Eingaben sammelt, bis hin zum Server, der die Daten verarbeitet. Diese Strategie beeinflusste die Namensgebung für die neuen Microsoft-Embedded-Produkt

Einbetten von Windows ins industrielle Umfeld

Windows IoT Enterprise ist eine Spezialversion des Betriebssystems Windows 10, die es OEMs ermöglicht, kundenspezifische Variante aufzusetzen, bei denen nicht benötigte Komponenten entfernt und zusätzliche Features eingebaut werden können, um das Betriebssystem für einen definierten Einsatz im industriellen Umfeld robust zu machen.

Vor Windows 10 wurde das System, das nun IoT heißt, unter dem Produktnamen Windows Embedded vermarktet. Obwohl es natürlich neue Entwicklungen in Hinblick auf die Funktionalität gibt, bleiben die grundlegenden Funktionen unverändert.

Alle PC-Systeme von STEMMER IMAGING sind nun mit Windows IoT oder Windows 7 Embedded verfügbar und beinhalten Dienstprogramme, um das Klonen des Disk-Images zu erleichtern und das System so zu konfigurieren, dass die Beschränkungen des Standardsystems aufgehoben werden. Unser Standard-Windows-IoT-DiskImage basiert auf einer Windows-Vollversion und der folgenden Zusatzfunktionalität

Disk Write Filter

Dadurch können Teile der Festplatte so gesperrt werden, dass alle Konfigurationsänderungen, die während der Anwendung durchgeführt wurden, nach einem Neustart nicht mehr vorhanden sind. Eine übliche Einstellung sperrt das Betriebssystem und alle Installations-Dateien, sodass nur die Anwendungsparameter, die Log-Dateien und Bildspeicherbereiche für einen Schreibzugriff zur Verfügung stehen. Dadurch werden zwei Probleme gelöst: Im Falle eines Stromabfalls sind Datenbeschädigungen oder -verluste auf der Festplatte ausgeschlossen, zudem können Anwender keine dauerhaften Änderungen am System durchführen.

Tastaturfilter

Unter Windows gibt es eine Vielzahl von Tastenkombinationen wie z. B. Ctrl/Alt/Del für einfache Zugriffsmöglichkeiten oder den Start einer Anwendung. Indem diese Kommandos herausgefiltert werden, kann der Anwender nicht mehr darauf zugreifen und der Rechner ist nicht mehr als Windows-System erkennbar.

Logo beim Systemstart

Mittels dieser Option kann das Windows-Logo beim Systemstart entfernt und durch ein kundenspezifisches Logo ersetzt werden.

Verstecken des Windows-Menüs

Windows Embedded ermöglicht es, das Shell-Programm, das normalerweise das Windows-Menü startet, durch ein eigenes Menü, beispielsweise für eine Bildverarbeitungsanwendung, zu ersetzen. In diesem Fall sieht der Windows-PC nicht mehr wie ein solcher aus und verhält sich auch nicht mehr so. So steht ein dediziertes Bildverarbeitungssystem zur Verfügung, das gegen unsachgemäße Nutzung und plötzlichen Spannungsabfall geschützt ist. Mit unserem speziellen Windows-Embedded-Integrationsservice setzen wir derartige Funktionalitäten entsprechend Ihrer Anforderungen um.

Expertenkonfiguration

Standardmäßig installieren wir alle Komponenten des Betriebssystems, da dies eine Kompatibilität mit den meisten Windows-Anwendungen ermöglicht. Bei den Embedded-Versionen von Windows ist es möglich, Komponenten des Betriebssystems zu entfernen, um die Performance des Rechners zu erhöhen und Speicherplatz, Plattenund Prozessor-Ressourcen zu reduzieren. Unser Integrationsteam erstellt das Setup Ihres PCs exakt nach Ihren Anforderungen.

STEMMER IMAGING Dienstprogramm

Um die Konfiguration und Wartung der oben beschriebenen Systeme zu vereinfachen, hat STEMMER IMAGING ein Dienstprogramm entwickelt, das maximalen Schutz bei gleichzeitig maximaler Flexibilität bei der Nutzung von Windows Embedded ermöglicht. Es ist derzeit für Windows Embedded 7 verfügbar. Eine Version für Windows IoT Enterprise ist in Entwicklung. Die Funktionalität dieses Dienstprogramms wird im Folgenden beschrieben. Das Dienstprogramm, das im Hintergrund läuft, ersetzt die beim Systemstart übliche Windows Shell und kann eine Reihe von Programmen, wie z. B. eine Bildverarbeitungsanwendung, automatisch starten. Der Start dieses Dienstprogramms erfordert die Eingabe einer Tastenkombination oder einen Befehl aus der Bildverarbeitungsanwendung heraus. Eine Pin-Kombination sichert den Zugriff auf das System. Nach der Eingabe des Codes erscheint beispielsweise ein Menü, das es ermöglicht, spezielle Features ein- oder auszuschalten und somit das System von einem herkömmlichen PC auf ein geschütztes Kundensystem umzustellen. Dieses Dienstprogramm kann auf Anfrage auf unseren Embedded-Windows-PCs installiert und voreingestellt werden. Die detaillierte Funktionalität des Dienstprogramms unterscheidet sich zwischen Windows 7 Embedded und Windows IoT Enterprise, erfüllt jedoch denselben Zweck.

Linux

Wie eine Reihe anderer Betriebssysteme (bspw. MacOS) basiert Linux auf Unix. Linux wird als Open-Source-Software entwickelt und von einer großen Entwicklergemeinde betreut. Zur Verbesserung der Stabilität und um eine breitere Benutzerbasis zu unterstützen, sind eine Vielzahl von Distributionen wie beispielsweise Debian, Ubuntu und Android entstanden.

Bei der Verwendung der Open-Source-Variante liegt der entscheidende Vorteil in der offenen Charakteristik und der kostenfreien Lizenz. Nachteilig daran ist, dass es nur eine begrenzte Anzahl von Entwicklern gibt, die das System in der erforderlichen Tiefe verstehen. Aufgrund der ständigen Weiterentwicklung ist außerdem ein besonderes Augenmerk auf die Sicherstellung der Versionskontrolle zu legen. Nach unserer Erfahrung wird Linux häufig für Bildverarbeitungsanwendungen eingesetzt, bei denen kein PC, sondern eine ARM-basierte intelligente Kamera eingesetzt wird oder aber für Anwendungen mit großen Stückzahlen und hohem Kostendruck.

Migration zwischen Windows und Linux

In den letzten Jahren gab es eine Reihe von plattformübergreifenden Werkzeugen, mit denen Anwendungen zwischen Windows und Linux migriert werden können. Die größte Herausforderung bestand dabei, eine gemeinsame Benutzeroberfläche anzubieten. Umgebungen wie QT bieten eine Benutzeroberfläche, die sowohl unter Windows und Linux als auch zwischen Intel und ARM-Prozessoren lauffähig ist. Wenn bei Anwendungen die spätere Migration weg von einem Windows-PC im Raum steht, ist es sinnvoll, von Anfang an mit einer plattformunabhängigen Benutzeroberfläche zu arbeiten.

Migration auf Embedded ARM-Plattformen

Da sehr kleine Low-Power-Prozessoren durch die Handy-Revolution immer leistungsfähiger geworden sind, ist es nun möglich, EmbeddedVision-Systeme mit diesen Prozessoren zu entwickeln. EmbeddedVision ist in den letzten Jahren ein viel diskutiertes Thema geworden und viele Entwicklungswerkzeuge und Bildverarbeitungsbibliotheken ‒ einschließlich unserer eigenen Common Vision Blox ‒ sind jetzt auf die ARM-Prozessorplattform portiert. Da die PC-Plattform nach wie vor die flexibelste und leistungsfähigste ist, wenn die Anwendung ein hohes Datenvolumen bei gleichzeitig geringem Stromverbrauch erfordert, ist ARM eine gute Option. Für den Einstieg gibt es eine Reihe von einsatzbereiten ARM-basierten Plattformen wie die Odriod, NXP- und NVidia-TX-Serie. STEMMER IMAGING bietet Entwicklungsberatung und ein Disk-Image von CVB auf diesen Geräten, um die Entwicklung solcher Anwendungen zu beschleunigen.