{"id":9173,"date":"2022-12-02T10:30:27","date_gmt":"2022-12-02T10:30:27","guid":{"rendered":"https:\/\/framos.com\/articles\/ein-vision-system-bauen-oder-kaufen-wie-entscheiden-sie-sich\/"},"modified":"2025-06-13T12:12:40","modified_gmt":"2025-06-13T12:12:40","slug":"build-or-buy-a-vision-system","status":"publish","type":"articles","link":"https:\/\/framos.com\/de\/fachartikel\/build-or-buy-a-vision-system\/","title":{"rendered":"Ein Vision System bauen oder kaufen – Wie entscheiden Sie sich?"},"content":{"rendered":"\n

Bei der Entwicklung eines Bildverarbeitungssystems stehen Unternehmen vor einem Dilemma: Sollen sie eine bestehende L\u00f6sung von der Stange kaufen oder ihre eigene entwickeln?<\/p>\n\n

Die Entwicklung Ihrer eigenen Technologie bietet unbestreitbare Vorteile. Sie besitzen das geistige Eigentum (IP), Sie kontrollieren den Funktionsumfang und den Produktlebenszyklus. In einer Branche, in der der Einsatz von Computer Vision neu ist oder sich noch in der Entwicklung befindet, k\u00f6nnte die Entwicklung Ihres eigenen Bildverarbeitungssystems Ihrem Produktangebot einen Wettbewerbsvorteil verschaffen, der Ihnen hilft, sich von der Konkurrenz abzusetzen. <\/p>\n\n

F\u00fcr einige Anwendungen bieten Standardl\u00f6sungen m\u00f6glicherweise nicht die Funktionalit\u00e4t oder den Funktionsumfang, den Ihre Kunden ben\u00f6tigen. In diesen F\u00e4llen gibt es ein starkes Argument f\u00fcr die Investition in die Entwicklung Ihres eigenen Bildverarbeitungssystems. <\/p>\n\n

Allerdings birgt die Entwicklung Ihrer eigenen Technologie auch ein erhebliches Risiko. Die Entwicklung von Bildverarbeitungssystemen ist ein hochspezialisiertes Fachgebiet, und wenn Ihr Unternehmen nicht bereits Bildverarbeitungssysteme entwickelt, ist es unwahrscheinlich, dass Ihr Ingenieurteam mit allen Aspekten des Projekts vertraut ist. Die Entwicklung eines Bildverarbeitungssystems erfordert erfahrene Hardware-Ingenieure, Software-Entwickler, die sich mit Datenkommunikationsprotokollen und Ger\u00e4tetreibern auskennen, sowie Personen, die zumindest ansatzweise mit Optik, Farbtheorie, Bilddatencodierung und Bildoptimierung vertraut sind. <\/p>\n\n

Das bedeutet, dass Sie zus\u00e4tzlich zu den Entwicklungskosten auch die Kosten f\u00fcr die Anwerbung und Einstellung der erforderlichen technischen Fachkr\u00e4fte f\u00fcr diese Technologie tragen m\u00fcssen.<\/p>\n\n

Die Lieferkette f\u00fcr bildgebende und optische Komponenten kann ebenfalls kompliziert sein. In gewisser Weise ist es eine kleine Branche. Die meisten Optikhersteller sitzen in Ostasien, und je nachdem, woher Sie Ihre Komponenten beziehen, kann es zu Verz\u00f6gerungen oder Unterbrechungen in der Lieferkette kommen. <\/p>\n\n

Die gute Nachricht ist, dass Sie nicht f\u00fcr jeden Teil des Technologie-Stacks einen Alleingang machen m\u00fcssen. Bildverarbeitungsunternehmen<\/a> wie FRAMOS k\u00f6nnen Module f\u00fcr die wichtigsten Komponenten eines Bildverarbeitungssystems, Ger\u00e4tetreiber sowie technische Dienstleistungen und Unterst\u00fctzung f\u00fcr spezielle Aufgaben wie die optische Ausrichtung und die Entwicklung von abgestimmten Bildprofilen f\u00fcr die von Ihnen gew\u00e4hlte Optik, den Sensor und die Anwendung liefern.<\/p>\n\n

SCHL\u00dcSSELKOMPONENTEN EINES COMPUTER VISION SYSTEMS<\/h2>\n\n

Das Herzst\u00fcck eines jeden Bildverarbeitungssystems ist der Bildsensor. Ihre beabsichtigte Anwendung bestimmt die Wahl des Sensors, und der Sensor legt die Anforderungen f\u00fcr den Rest des Technologiepakets fest, einschlie\u00dflich der Optik, der Datenschnittstellen und der Bildverarbeitungskomponente. Daher besteht der erste Schritt bei der Entwicklung eines Bildverarbeitungssystems darin, eine Reihe von Spezifikationen zu entwickeln, die es Ihnen erm\u00f6glichen, bei der Auswahl eines Bildsensors eine fundierte Entscheidung zu treffen. <\/p>\n\n

Der Bildsensor<\/h3>\n\n

Im Folgenden finden Sie einige der wichtigsten Faktoren, die Sie bei der Entwicklung von Spezifikationen f\u00fcr Ihren Bildverarbeitungssensor ber\u00fccksichtigen sollten:<\/p>\n\n

    \n
  1. Ben\u00f6tigen Sie ein 2D-Bild oder eine 3D-Tiefenerkennungs-Technologie?<\/li>\n\n\n\n
  2. Welches ist das erforderliche Einsatzspektrum des Sensors? Handelt es sich um sichtbares Licht oder kurzwelliges Infrarot? Wird Ihr Bildverarbeitungssystem unter kontrollierten Bedingungen oder im Freien eingesetzt? Muss Ihr Bildverarbeitungssystem bei schlechten Lichtverh\u00e4ltnissen arbeiten? <\/li>\n\n\n\n
  3. Was ist die gew\u00fcnschte Aufl\u00f6sung des aufgenommenen Bildes oder Videos?<\/li>\n\n\n\n
  4. Wie hoch ist die erforderliche Bildaufnahmegeschwindigkeit und Bildrate?<\/li>\n\n\n\n
  5. Ben\u00f6tigen Sie f\u00fcr Ihre Anwendung einen Global Shutter, um Hochgeschwindigkeitsbewegungen zu erfassen, oder reicht ein Rolling-Shutter-Sensor aus?<\/li>\n\n\n\n
  6. Ist ein CCD-Sensor (Charge-Coupled Device) die beste Technologie f\u00fcr Ihre Anwendung, oder w\u00e4re ein CMOS-Sensor (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) besser geeignet?<\/li>\n<\/ol>\n\n

    Das ganze Thema CCD- versus CMOS-Sensoren kann ziemlich komplex sein. Bis vor einigen Jahren boten CCD-Sensoren bei einigen Anwendungen klare Vorteile gegen\u00fcber CMOS-Sensoren, aber das hat sich ge\u00e4ndert, und CCD-Sensoren werden allm\u00e4hlich nicht mehr verwendet. Dieses Thema wird in unserem Whitepaper \u201eBauen oder kaufen?\u201c, das Sie hier<\/a> finden, ausf\u00fchrlich behandelt. <\/p>\n\n

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    Optik<\/h3>\n\n

    Ihr Bildverarbeitungssystem muss so konzipiert sein, dass es den gesamten Bereich der Brennweite, der Beleuchtungsbedingungen und des Sichtfelds unterst\u00fctzt, der f\u00fcr die beabsichtigte Anwendung erforderlich ist.<\/p>\n\n

    Die Optik, die Sie f\u00fcr Ihr Bildverarbeitungssystem w\u00e4hlen, wird im Wesentlichen von zwei Dingen bestimmt: der Gr\u00f6\u00dfe des Sensors und den Betriebsanforderungen an den Bildkreis und den Betriebsbereich des Bildverarbeitungssystems. In manchen F\u00e4llen kann ein preiswertes M12-Objektiv mit S-Mount die beste Wahl sein, aber f\u00fcr gr\u00f6\u00dfere Bildsensoren oder Anwendungen, bei denen der Betriebsfokus und die Blendeneinstellung des Objektivs an wechselnde Bedingungen angepasst werden m\u00fcssen, ist ein Objektiv mit C\/CS-Mount vielleicht die bessere Wahl. <\/p>\n\n

    Einige spezielle Anwendungen geben die Wahl der Optik vor. Wenn Sie zum Beispiel einen Sensor f\u00fcr kurzwelliges Infrarot (SWIR) verwenden, sind Sie auf Optiken beschr\u00e4nkt, die f\u00fcr das Infrarotspektrum entwickelt wurden (gew\u00f6hnliche Glaselemente absorbieren Infrarotlicht). Bei einigen Bildverarbeitungsanwendungen m\u00fcssen Sie die Ausrichtung der Objekte, die Ihr Bildverarbeitungssystem beobachtet, genau bestimmen. In diesen F\u00e4llen m\u00fcssen Sie m\u00f6glicherweise ein telezentrisches Objektiv<\/a> verwenden, um ein Bild mit einer orthografischen Projektion zu erzeugen. <\/p>\n\n

    Bei der Festlegung der optischen Anforderungen f\u00fcr Ihr Bildverarbeitungssystem m\u00fcssen Sie auch eine geeignete Objektivhalterung ausw\u00e4hlen und entwerfen und f\u00fcr die korrekte optische Ausrichtung der Komponenten w\u00e4hrend des Herstellungsprozesses sorgen.<\/p>\n\n

    Sensor Modul<\/h3>\n\n

    Das Sensormodul ist die Hauptkomponente eines jeden optischen Moduls. Es dient nicht nur als Tr\u00e4ger f\u00fcr den Sensor und die Objektivfassung, sondern muss auch den Zugang zu den Datenleitungen des Sensors und eine physische Verbindung zu einem geeigneten Sensoradapter f\u00fcr das Datenkommunikationsprotokoll bereitstellen, das in Ihrem Bildverarbeitungssystem verwendet wird, um die Rohbilddaten vom Bildsensor zu einem Bildprozessor oder Bildprozessoradapter zu \u00fcbertragen. Aufgrund der hohen Dichte der Datenleitungen, die mit dem Sensor verbunden sind, und der Notwendigkeit eines mehrschichtigen PCB-Designs kann die Entwicklung dieser Komponente sehr kostspielig sein. <\/p>\n\n

    Die meisten Bildverarbeitungsunternehmen oder Distributoren von Bildsensoren bieten eine Vielzahl von Sensormodulen f\u00fcr verschiedene Kombinationen von Sensortyp und Datenkommunikationsprotokoll an. Bei der Entscheidung, ob Sie Ihr Bildverarbeitungssystem selbst bauen oder kaufen sollen, kann es sinnvoll sein, ein Standard-Sensormodul zu kaufen, wenn Sie den Sensor und die Optik f\u00fcr Ihr Design beschaffen. <\/p>\n\n

    \t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\"\"\t\tLaden Sie unser Whitepaper herunter, um mehr dar\u00fcber zu erfahren, wie man ein Bildverarbeitungssystem baut oder kauft<\/strong>\t\t\t Whitepaper herunterladen<\/a><\/p>\n\n

    Datenkommunikationsprotokoll<\/h3>\n\n

    Das von einem Bildverarbeitungssystem verwendete Datenkommunikationsprotokoll ist zwar keine greifbare Komponente, aber es beeinflusst die Auswahl der Komponenten bei der Entwicklung eines Bildverarbeitungssystems.<\/p>\n\n

    Die am h\u00e4ufigsten verwendeten Kommunikationsprotokolle in Bildverarbeitungssystemen sind das Mobile Industry Processor Interface (MIPI) und das MIPI Cameral Serial Interface 2 und 3 (CSI-2 \/ CSI-3). MIPI ist ein schnelles serielles Protokoll, das sich f\u00fcr die Verwendung mit kurzen Flachbandsteckern eignet, aber es erfordert, dass sich Ihre optischen Komponenten, der Bildsensor und der Bildprozessor im selben Geh\u00e4use befinden. <\/p>\n\n

    CSI-2 und CSI-3 sind aktualisierte Erweiterungen des MIPI-Standards speziell f\u00fcr die Bildverarbeitung. Diese Standards sind schneller als andere serielle Protokolle wie USB-3, unterst\u00fctzen mehrere Kan\u00e4le und sind relativ kosteng\u00fcnstig zu implementieren. <\/p>\n\n

    F\u00fcr Anwendungen wie die Automobilindustrie und die Robotik, wo Sie m\u00f6glicherweise keinen Platz haben, um die Bildverarbeitungshardware dort zu installieren, wo sich der Bildprozessor befindet, wird h\u00e4ufig das Gigabit Multimedia Serial Link-Protokoll (GMSL) verwendet, da es die Hochgeschwindigkeits\u00fcbertragung von Rohbilddaten \u00fcber relativ gro\u00dfe Entfernungen \u00fcber ein kosteng\u00fcnstiges Koaxialkabel erm\u00f6glicht. Dieses Protokoll wird fast \u00fcberall eingesetzt, z.B. bei R\u00fcckfahrkameras in Autos und Robotern mit mehreren Sensoren. <\/p>\n\n

    Ein neuer Standard f\u00fcr hochaufl\u00f6sende Bildsensoren ist SLVS-EC (scalable low-voltage signaling [with] embedded clock) von Sony. Dieses Protokoll k\u00f6nnte die beste Wahl f\u00fcr Bildverarbeitungssysteme sein, die eine extrem schnelle Daten\u00fcbertragung ben\u00f6tigen. <\/p>\n\n

    Die Wahl des Datenkommunikationsprotokolls bestimmt die technischen Entscheidungen f\u00fcr die Komponenten Ihres Bildverarbeitungssystems, und zwar f\u00fcr jede Komponente zwischen dem Sensormodul und dem Bildprozessor. Die Wahl des Protokolls beeinflusst alles, von den verwendeten Treibern bis hin zur Art der Anschl\u00fcsse, die Sie auf der Leiterplatte montieren. <\/p>\n\n

    Wenn Sie sich entscheiden, Ihr eigenes Bildverarbeitungssystem zu bauen, suchen Sie nach Anbietern, die Module zur Unterst\u00fctzung des von Ihnen gew\u00e4hlten Kommunikationsprotokolls anbieten k\u00f6nnen.<\/p>\n\n

    \"computer-vision-data-interface-timeline\"\/<\/figure>\n\n

    Bildprozessor-Adapter<\/h3>\n\n

    Wenn Sie Ihre eigene eingebettete Bildverarbeitungshardware von Grund auf selbst entwickeln, k\u00f6nnen Sie die Rohbilddaten direkt vom Sensormodul an den Bildprozessor \u00fcbertragen.<\/p>\n\n

    Wenn Sie sich jedoch daf\u00fcr entscheiden, ein System zu entwickeln, das auf einem kleinen Bordcomputer wie dem Raspberry Pi oder einem eingebetteten Computer wie der NVIDIA Jetson-Serie basiert, ist ein Bildprozessor-Adapter eine unsch\u00e4tzbare Standardkomponente, die Ihre Aufgabe vereinfachen kann.<\/p>\n\n

    Bildprozessoradapter<\/a> bieten eine Vielzahl von Eing\u00e4ngen f\u00fcr verschiedene Datenkommunikationsprotokolle, darunter MIPI, CSI-2 und SLVS-EC. Sie sind in der Regel so konzipiert, dass sie mit einer bestimmten Plattform kommunizieren, sei es ein eingebetteter Computer wie der NVIDIA Jetson Orrin oder ein FPGA (Field-Programmable Gate Array) wie der Xilinx Kintex. <\/p>\n\n

    Bildprozessor<\/h3>\n\n

    Kein Bildverarbeitungssystem ist vollst\u00e4ndig ohne eine Art Bildprozessor. Der Bildprozessor nimmt die Rohdaten vom Bildsensor entgegen, dekodiert sie, verarbeitet die Daten, um Farbkanaldaten zu erzeugen, und baut schlie\u00dflich das Bild auf, das als Teil eines Videodatenstroms weiter kodiert werden kann. Der Bildprozessor wendet in der Regel ein Bildabstimmungsprofil auf die Rohdaten an, um die Helligkeit und Farbe des Bildes f\u00fcr die Kombination aus Sensor, Optik und Beleuchtung des jeweiligen Bildverarbeitungssystems zu korrigieren. <\/p>\n\n

    Selbst wenn Ihr Ziel darin besteht, Ihre eigene eingebettete Bildverarbeitungshardware zu entwickeln, werden Ihre Ingenieure wahrscheinlich nicht sofort mit der Entwicklung von Leiterplatten beginnen. Es gibt eine Vielzahl von Forschungs- und Entwicklungsplattformen und Entwickler-Kits<\/a>, die von Bildverarbeitungsunternehmen und Distributoren von Bildkomponenten angeboten werden und die Sie als ersten Schritt zur Entwicklung Ihres eigenen Bildverarbeitungssystems verwenden k\u00f6nnen. <\/p>\n\n

    BAU ODER KAUF EINES BILDVERARBEITUNGSSYSTEMS<\/h2>\n\n

    Die Entscheidung, ob Sie ein Bildverarbeitungssystem bauen oder kaufen sollen, kann entmutigend sein. Hier finden Sie eine Liste der Vorteile, die Sie bei jeder Option ber\u00fccksichtigen sollten: <\/p>\n\n

    Vorteile des Kaufs eines Vision Systems<\/h3>\n\n