Neue Kameraserie für industrielle Bildverarbeitung

  • Abb. 1: PicSight-Serie mit verfügbaren SchnittstellenAbb. 1: PicSight-Serie mit verfügbaren Schnittstellen
  • Abb. 1: PicSight-Serie mit verfügbaren Schnittstellen
  • Abb. 2: PicSight-GigE-Version, Frontansicht

Gigabit-Ethernet ist eine neue Schlüsseltechnologie für schnellste Übertragungsraten, verbunden mit einer einfachen Handhabung. Mit der Etablierung dieses Standards im Markt zeichnet sich bereits jetzt ab, dass die gesamte, auf dem Ethernet-Verfahren beruhende Netzwerktechnologie weit über das nächste Jahrzehnt bestehen wird. Gigabit-Ethernet (GigE) wurde auf Grundlage der ursprünglichen Ethernet-Norm entwickelt – ein Standard definiert aus der Industrie für die Industrie, zuerst für Glasfaserkabel und später für Twisted- Pair-Kabel der Kategorie 5 (CAT 5). Beide Varianten erlauben die Übertragung von Daten mit 1.000 MBit/s. Aufgrund der geringeren Störanfälligkeit eignet sich das Medium Glasfaser für schnelle Übertragungen bzw. höhere Datenmengen.

Einer der Hauptvorteile dieser Technologie ist die weltweite standardisierte Verfügbarkeit der Komponenten. Die Abwärtskompatibilität ermöglicht zudem die Übertragung von Daten, Video und Sprache über ältere Fast-Ethernet-Komponenten (100 Mb/s) und Ethernet-Komponenten (10 Mb/s). Dadurch ist GigaBit- Ethernet kompatibel mit existierenden Standards, welche z. Zt. über 97% der Netzwerkanwendungsfälle betragen. Eine Produktentwicklung basierend auf diesem Standard hat gleichzeitig zur Folge, dass alle auf dem Markt verfügbaren Ethernet-Komponenten, wie z.B. preisgünstige CAT 5-Kabel (Übertragungsstrecken bis zu 100 m), Signalübertragung über Lichtwellenleiter-Interfaces, galvanische entkoppelte Trennverstärker, Hubs, Switches usw., verwendet werden können.

Bilddaten über Gigabit-Ethernet

Mit der Produktlinie PicSight führt Leutron Vision als einer der ersten Anbieter diese Technologie in die IBV ein und setzt damit einen neuen Maßstab. Unter dem Motto „The Image you want, the Way you want“ wird Leutron auf der Vision 2005 in Stuttgart bereits im ersten Schritt eine Auswahl von über 25 Kameramodellen, welche ihre Bilddaten über Gigabit-Ethernet übertragen, vorstellen. Durch Einsatz dieser Schnittstelle in der IBV ist der Anwender bzgl. verwendeter Hardware zum ersten Mal an keinen Hersteller gebunden.

Zudem sind weitere, für die BV sehr interessante Features wie z.B.

  • unproblematischer Einsatz eines einfachen sowie auch eines „Supercomputers“ aufgrund der bereits auf dem Motherboard verfügbaren GigESchnittstelle,
  • hohe Bandbreite für eine unkomprimierte Datenübertragung – diese ist mehr als doppelt so hoch wie bei anderen digitalen Kamerainterfaces wie z.B.

    USB, IEEE 1394a,

  • Verteilung eines Kamerasignals auf mehrere Rechner,
  • Zugriff von mehreren Rechnern auf die Bilddaten einer Kamera für z.B. parallele Berechnungen bzw. Bilddarstellungen,
  • Umschaltungen zwischen Kameras mittels Switch ohne Bildverlust, sowie ohne nennenswerte Umschaltzeit,
  • sehr preisgünstige Kabelverbindungen mit Standard-CAT5 oder CAT-6- Kabel

möglich.

Wird das Signal mittels Lichtwellenleiter übertragen, können diese beliebig mit anderen Versorgungsleitungen parallel verlegt werden. Es gibt keine elektromagnetischen Störeinflüsse. Wegen der optischen Übertragung sind zudem keine Masseprobleme zu erwarten. Es treten keinerlei entfernungsbedingte Verluste des Signals wegen Induktivitäten, Kapazitäten und Widerständen auf.

Auf dem Vormarsch

Schon seit Ende 2004 unterstützt die Mehrzahl der auf dem Markt angebotenen PC-Systeme Gigabit-Ethernet und damit Geschwindigkeiten bis einschließlich 1.000 Mbit/s. Für eine weitere, noch stärkere Verbreitung von GigE im PC wird zusätzlich die in diesem Jahr eingeführte PCI-Express-Schnittstelle sorgen. Diese „bremst“ im Gegensatz zum bisherigen PCI-Bus Gigabit-Ethernet nicht mehr aus. Eine weitere Zunahme der möglichen Übertragungsrate von bisher 80–90 Mbyte/s auf 110–125 Mbyte/s wird damit möglich. Diese Bandbreite kann für die Übertragung von Bilddaten wie z.B. mit PicSight voll genutzt werden. PicSight unterstützt bereits bei Markteinführung alle gängigen CCD-Sensoren wie z.B. 659 x 494 (1/4“), 1024 x 768 (1/3“), 1392 x 1040 (1/2“, 2/3“), 1628x1236 (1/1.8“) in Farbe und s/w, sowie weitere CMOS-Sensoren bis zu einer Auflösung von 2592x1944 Bildpunkten. Dabei ist der interne Aufbau bewusst flexibel gehalten. Der Sensorteil wird intern sowohl in der Hardware als auch in der Softwarearchitektur als „Kamera“ betrachtet. Dies hat den Vorteil, dass Erweiterungen der Serie sowie OEM-Sonderentwicklungen in kürzester Zeit durchgeführt werden können.

Entdecken Sie die Möglichkeiten

Anwendungen in der IBV müssen i.d.R. mit extern auftretenden Ereignissen gekoppelt werden. Dabei wird über einen Triggereingang die Bildaufnahme unmittelbar nach Auftreten des externen Ereignisses gestartet. Zusätzlich muss bei vielen Anwendungen – gekoppelt mit dieser Aufnahme – ein Signal ausgegeben werden. Dieses Signal dient z.B. für die Ansteuerung einer LED-Beleuchtung. Bei der PicSight-Serie kann dieses Signal (Flash-Ausgang) zusätzlich zeitlich versetzt und in der Pulslänge variabel gehalten werden. Für die Steuerung weiterer Ereignisse stehen acht digitale I/O´s zur Verfügung.

Framegrabber-Technologie existiert in der IBV nun bereits seit über 20 Jahren. Um die jahrelange Erfahrung der Kunden zu nutzen, liegt es nahe, eine Schnittstelle zu schaffen, welche zum Software Development Kit der Framegrabber kompatibel ist. Dem Anwender sollte ein einfaches Interface zur Verfügung stehen, mit welchem eine schnelle Integration in eigene Programme möglich wird. Zudem sollten bei einem zukünftigen Standard der BV alle gängigen Softwarepakte wie z. B. LabView, Halcon, NeuroCheck usw. unterstützt werden. Das PicSight-SDK beinhaltet bspw. Windows 2000, XP, Linux-Treiber und VxWorks-Treiber. Die Funktionen des SDK´s sind dabei 100% kompatibel zu den bisherigen Leutron Vision Produkten.

Fazit

GigaBit-Ethernet wird sich auch in der IBV zum Standard entwickeln. Es bietet flexible Lösungen für nahezu alle Bereiche der BV. Die Technik ermöglicht die sichere Übertragung hoher Datenraten über große Leitungslängen mit kostengünstigen Kabeln. GigaBit-Ethernet ist ein industrieller Standard aus der Industrie für die Industrie und als Schnittstelle bereits an den meisten PC`s vorhanden oder leicht nachrüstbar. Es eröffnen sich dem Anwender neue Möglichkeiten. Verschiedenste Formen von Kamera- und Rechnernetzwerken zur intelligenten Vernetzung, einfache Multiprozessorsysteme, preisgünstige und flexible Übertragungsmöglichkeiten und Steuerung verbunden mit Echtzeitfähigkeit.

Der Autor: Markus Denzin, Vertriebsleiter Leutron Vision GmbH,  Tel. 07531/5942-0,  mdenzin@leutron.com www.leutron-vision.de

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