KI Machine Learning in Geräten der Feldebene dank NVIDIA® Jetson Nano™
Leistungsfähige Hardware für Machine Learning in der Feldebene
Unser Kunde benötigte ein Edge-Device, das genügend Rechenleistung für seine Machine-Learning-Anwendung direkt in der Feldebene bereitstellt. Die KI sollte nicht zentral in der Cloud, sondern direkt auf dem Edge-Device trainiert und ausgeführt werden. Durch die Anwendung der KI (Künstliche Intelligenz) in der Feldebene werden die laufenden Kosten für die Datenübertragung reduziert und der KI zugleich ein vollständiger Datenpool der individuellen Anlage zur Verfügung gestellt.
SYS TEC electronic entwickelte ein leistungsfähiges Device, das Sensorik, Kommunikation und KI-Rechenleistung in einem Gerät kombiniert.
Zustandsdaten wie Beschleunigung, Temperatur, Helligkeit oder Luftdruck werden über integrierte Sensoren direkt im Gerät erfasst. Zusätzlich kann weitere Sensorik flexibel über CAN-Bus, Bluetooth oder Sub-GHz-Funk angebunden werden.
Für die externe Kommunikation stehen Ethernet, WiFi und LTE zur Verfügung. Herzstück der Lösung ist ein NVIDIA® Jetson Nano™ als System on Module (SOM), das auf ein von SYS TEC electronic entwickeltes Carrier Board aufgesteckt wird. Dieses stellt alle für die Anwendung benötigten Schnittstellen und Versorgungsstrukturen bereit und ist auf den robusten Einsatz in embedded IoT-Umgebungen ausgelegt.
SYS TEC electronic passte das Linux-Betriebssystem mittels Yocto individuell an und integrierte RAUC zur Umsetzung sicherer Over-the-Air-Updates (OTA) über die vorhandenen Kommunikationsschnittstellen. Für die Anbindung der Sensortreiber an die Anwendungssoftware stehen dem Kunden Python-Module zur Verfügung. Zusätzlich wurden Demoprogramme implementiert, die als Referenzimplementierung und Einstieg für die kundenspezifische Applikation dienen.
SYS TEC electronic übernahm die komplette Entwicklung des Edge-Devices: Hardware-Design (Carrier Board), Integration des Jetson Nano™, Anpassung des Betriebssystems, OTA-Updatekonzept, Software-Integration der Sensorik sowie die Bereitstellung von Referenzsoftware. Auf Wunsch unterstützt SYS TEC electronic zudem bei Serieneinführung und Bestückungsdienstleistungen.
Weshalb dieses Edge-Device das Projekt unseres Kunden nach vorne brachte
Das entstandene intelligente Gateway erfüllt die hohen Anforderungen des Kunden an Rechenleistung, Flexibilität und Wartbarkeit:
- KI-Modelle (z. B. neuronale Netze auf Basis von TensorFlow) können direkt im Feld trainiert und ausgeführt werden.
- Sensordaten werden lokal analysiert und vorverarbeitet, bevor sie an übergeordnete Systeme weitergeleitet werden.
- Die erforderliche Cloud-Anbindung kann deutlich reduziert oder im Einzelfall vollständig entfallen, was Übertragungskosten senkt und Unabhängigkeit von der Netzwerkanbindung erhöht.
- Sichere OTA-Updates stellen ermöglichen, dass die Software auch im Feld jederzeit auf einem aktuellen Stand gehalten werden kann, ohne Geräte tauschen zu müssen.
- Dank eines individuell entwickelten Entwärmungskonzeptes kann der Betrieb unter Last bei 60 °C Umgebungstemperatur sichergestellt werden.
Das Ergebnis ist eine skalierbare Plattform für Machine Learning on the Edge, die sich an unterschiedliche Anlagen und Anwendungen anpassen lässt.
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SYS TEC electronic unterstützt Sie bei der Entwicklung individueller Edge-Devices – von der Anforderungsanalyse über Hard- und Softwareentwicklung bis hin zur Serienfertigung.
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