Long Distance Lösungen unter 1394a und b

  • Abb. 1: Zwei Ansichten eines Fire-Wire / POF Umsetzers. Auf der rechten Seite ist der optische Port im Format SMI (small media interface) sichtbar.Abb. 1: Zwei Ansichten eines Fire-Wire / POF Umsetzers. Auf der rechten Seite ist der optische Port im Format SMI (small media interface) sichtbar.
  • Abb. 1: Zwei Ansichten eines Fire-Wire / POF Umsetzers. Auf der rechten Seite ist der optische Port im Format SMI (small media interface) sichtbar.
  • Abb. 2: Kombi-Card für den PC
  • Abb. 3: Beispiel einer GOF-Lösung am PC. Auf der rechten Seite ist zu sehen, dass der Umsetzer gleichzeitig als Hub (Datenkonzentrator) für zwei Kameras dienen kann.
  • Abb. 4: Die Grafik gibt einen Überblick zu Performance/Distance: Grün: GOF-Lösung; Blau: Cat5-Lösung; Orange: POF-Lösung.

FireWire Technologie in der Bildverarbeitung hat sich etabliert und migriert konsequenterweise mit großer Geschwindigkeit immer weiter in den industriellen Bereich. Hier sind neben guter Bildqualität, stabiler und performanter Software und Verkabelungssicherheit zunehmend auch Lösungen gefragt, wie man großräumige Installationen auch mit mehreren Kameras unter industriellen Bedingungen sicher betreiben kann.

Das Problem

FireWire Technologie limitiert die einzelne Kabellänge auf 10 m oder unter Umständen sogar auf 4,5 m, wobei der Ground aller Komponenten miteinander verbunden sein muss. Mithilfe von Repeatern kann diese Strecke auf bis zu 70 m ausgedehnt werden. Dies führt bei Installationen in industrieller Umgebung u.U. dazu, dass über diese Ground Verbindung an unterschiedlichen Stellen geerdete Systeme (Maschine und PC Rack) miteinander verbunden werden, so dass hohe Ausgleichströme fließen und sog. Brummschleifen entstehen können, die die Betriebssicherheit negativ beeinflussen. Ähnliche Problemstellungen sind im Übrigen auch bei analogen Kameras bekannt. Eine Potentialtrennung ist in solchen Fällen das Gebot der Stunde.

Lösungen für diese Aufgabe

Hier bieten sich, abhängig von der zu überbrückenden Distanz und benötigten Geschwindigkeit, verschiedene Lösungen an. Für Distanzen von nicht mehr als 20 m existieren preiswerte Umsetzer, die das elektrische Signal (nach einer Umsetzung auf die 1394b Codierung) mithilfe von LED-Modulatoren so aufbereiten, dass es über preiswertes POF (Plastic optical fibre) – GIF (Gradienten-Index Fasern) übertragen werden kann (Abb. 1). Bis zu 400 MB/s (32 MB/s) Datenrate sind dergestalt möglich. Dies genügt, um z.B. drei VGA (640 x 480 Pixel) Schwarz/Weiß Kameras mit jeweils 30 Bildern/s betreiben zu können.

Vor Ort erfolgt die Rückumsetzung auf Kupfer und die Einspeisung der Betriebsspannung für die Kamera(s). Für längere Distanzen gibt es, abhängig von der benötigten Übertragungskapazität, zwei verschiedene Lösungen: Bis zu einer Distanz von 100 m und einer Übertragungskapazität von 8 MB/sexistieren Konverter, die das 1394 Protokoll derart umsetzen, dass es über Cat5 Kabel übertragen werden kann.

Diese Bandbreite reicht aus, um bspw. bis zu drei VGA-b/w Kameras mit jeweils 7,5 Bildern pro Sekunde zu übertragen. Über die eingebauten Trenntransformatoren ist die Potentialtrennung ebenfalls gewährleistet.

Für den Fall, dass die PC-Seite nicht mit FireWire ausgestattet ist, bietet sich der Einbau einer Kombikarte direkt in den PC an, so dass jeweils ein Adapter entfällt (Abb. 2).

Sind größere Distanzen bis zu 1.000 m zu überbrücken oder ist eine höhere Datenrate gefordert, so ist als ultimative Lösung der Einsatz von Umsetzern auf GOF (Glass optical fibre) Multimode Fasern zu empfehlen. Hier sind, abhängig von der Qualität der Faser, mehrere hundert Meter bei 400 MB/s (32 MB/s) oder sogar 800 MB/s (64 MB/s) möglich.

Es muss in diesem Zusammenhang erwähnt werden, dass verschiedene Kabelqualitäten zur Verfügung stehen, um auch mechanisch anspruchsvolle, bewegliche Strecken (Stichwort, Roboter oder Schleppkette) verbinden zu können.

Fazit

Verschiedene Applikationen beim industriellen Einsatz von FireWire Kameratechnik bedingen potentialfreie Übertragungsmöglichkeiten. Es stehen unterschiedliche Lösungen, abgestuft auf die Bedürfnisse (und Kosten) zur Verfügung (Abb. 4).

Dipl.- Ing. Horst Mattfeldt Technischer Direktor Allied Vision Technologies Tel. 036428/677-0 info@alliedvisiontec.com www.alliedvisiontec.com

 

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