ENNOS
Eingebettete Neuronale Netze für Optische Sensoren zur flexiblen und vernetzen Produktion
Im Rahmen des Projekts ENNOS wird eine kompakte und energieeffiziente Farb- und Tiefenkamera entwickelt, also eine Kamera, die Farbbilder und gleichzeitig 3-dimensionale Informationen zum Abstand von Objekten liefert. Informationen zu Farbe und 3D-Daten werden mittels sogenannter „tiefer neuronaler Netze“ verknüpft, das sind sehr vereinfachte „künstliche Gehirne“: Es wird also „künstliche Intelligenz“ zur rechnergestützten Entscheidungsfindung genutzt.
Ziel ist ein besonders flexibles und leistungsfähiges optisches System, das viele neue Anwendungsmöglichkeiten im Bereich Produktion findet.
Die Auswertung geschieht über Field Programmable Gate Array-Chips (FPGA), das sind programmierbare Integrierte Schaltkreise, die sich an unterschiedliche Aufgaben anpassen lassen. Solche Prozessoren sind besonders flexibel und leistungsfähig, aber von begrenzter Kapazität.
Die Herausforderung liegt darin, die komplexe Struktur und Größe moderner neuronaler Netze effizient in eine passende und kompakte Hardware-Architektur umzuwandeln. Möglich wird dies durch Vorarbeit des Verbundkoordinators Bosch, der eine Vorreiterrolle für solche eingebetteten Lösungen einnimmt.
Unterstützt wird er dabei vom Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI), das sich mit Entscheidungsalgorithmen
sowie der Vereinfachung („Pruning“) von neuronalen Netzen beschäftigen wird.
Eine weitere wesentliche Innovation des Projekts ENNOS liegt in der Einführung von ultra-kompakten 3D-Kameras des Projektpartners PMD Technologies AG, der erfolgreich als erster Anbieter eine 3D-Kamera in ein Smartphone integriert hat. Für das Projekt ENNOS werden eine neue Beleuchtungseinheit sowie optische Komponenten für den Industrieeinsatz konzipiert. Dies soll ermöglichen, schwierige Beleuchtungsbedingungen sowie weitere Störeinflüsse aus dem Fertigungsumfeld (z. B. Kalibrierungsungenauigkeiten und Rauschen) zu kompensieren.
Um die große erwartete Leistungsfähigkeit des ENNOS-Konzepts zu demonstrieren, wird die neue (intelligente) Kameraplattform in drei verschiedenen Anwendungsszenarien bei den Verbundpartnern eingesetzt:
Bosch und das DFKI realisieren zusammen die Anwendungen „Ferndiagnose mit automatischer Unkenntlichmachung von Personen“ (Abb. 1a) und „Intelligente Bilderkennung und -analyse mit dem Ziel rein maschinengebundener Produktion“ (Abb. 1b). Die dritte Anwendung „Assistenzsystem für Bestandsaufnahmen“ (Abb. 2) in großen Anlagen wird von den Partnern ioxp GmbH und KSB AG realisiert.
Jedes dieser Szenarien adressiert bestehende Probleme, die durch bisherige Technologien nur bedingt oder gar nicht gelöst werden und daher ein hohes Innovationspotenzial bieten.
