klar im Cockpit - GIT Verlag

Auch der Datentransfer basiert auf
dem UDP Transport-Protokoll. GVSP, das
GigE Vision Streaming Protocol, ist zuständig
für den Empfang der Bilddaten,
Bildinformationen und anderer Informationen
von der Kamera an die Anwendung.
Neben der reinen Datenübertragung
regelt GigE Vision auch das
Umsetzen der internen Kameraregister
und -features in eine für alle Hersteller
einheitliche Softwareschnittstelle verbindlich.
Wesentlicher Bestandteil ist der
von der EMVA (European Machine Vision
Association) geführte Standard GenICam
(Generic Interface for Cameras). Dieser
regelt, wie alle Kamerafeatures über
eine kameraspezifische XML-Datei einheitlich
angesprochen werden, so dass
volle Softwarekompatibilität untereinander
gewährleistet ist.
Komponenten für die Praxis
Da GigE Vision erst Mitte dieses Jahres
endgültig verabschiedet wurde, sollen
die wichtigsten Hardware- und Softwarekomponenten
kurz vorgestellt werden,
die für eine stabile Bildverarbeitungs-
Anwendung auf Basis von GigE Vision
empfohlen werden.
Hardware für GigE Vision
Der Vollständigkeit halber sollen zunächst
die schon länger verfügbaren
CameraLink nach Gigabit Ethernet Umsetzer
erwähnt werden. Zumeist ist in
diesen Geräten die Technologie des Herstellers
Pleora implementiert (z. B. in
DALSA Netlink). So wird beinahe jede
beliebige CameraLink Kamera auf
Gigabit Ethernet umgesetzt und kann die
Vorteile der Ethernet Technologie nutzen.
Zu beachten ist, dass die Datenübertragung
nicht zu 100 % GigE Vision entspricht.
Echte GigE Vision Flächenkameras
werden zurzeit immer besser verfügbar.
So bietet Prosilica z. B. bereits heute ein
großes Spektrum an CCD und CMOS
Kameras. Alle gängigen Auflösungen von
640 x 480 bis hin zu 2048 x 2048 Pixel in
monochrom und Farbe und mit Bildwiederholraten
von bis zu 200 fps sind lieferbar.
GigE Vision ist allerdings nicht
auf Area-Scan beschränkt, auch Zeilenkameras
nutzen bereits heute die Vorteile
dieses Interface. So stellt die neue
DALSA Spyder3 GigE Zeilenkamera einen
großen Technologiesprung dar: Ein
vollständig neu entwickelter Zeilensensor
mit zwei Pixelreihen verdreifacht die
Empfindlichkeit der gängigen Sypder2
Kameraserie. Mit 1024 bzw. 2048 Pixeln/
Zeile Auflösung und maximalen Zeilenraten
von bis zu 68 kHz wird das GigE
Vision Interface voll ausgenutzt. Alle
gängigen Trigger- und Exposuremodi
(externe Zeilensynchronisation, Belichtungskontrolle,
etc.) sind natürlich auch
ohne Framegrabber auf dieser Kamera
realisierbar.
Für eine stabile Übertragungskette ist
natürlich die Empfangsseite genauso
wichtig. Da die Basistechnologie Ethernet
stark vom Consumermarkt geprägt
ist und damit kurze Produktzyklus-, Produkt-Lebenszeiten
und oft auch ungewisse
Produktverfügbarkeit einhergeht,
sind nicht alle Netzwerkkarten für den
industriellen Einsatz von GigE Vision
tauglich. Bewährt und von vielen Herstellern
empfohlen werden Netzwerkkarten
auf Basis des Intel 82541PI Chipsatzes,
die (aufgrund der Herkunft aus
dem Servermarkt) die Host-CPU zum Dateneinzug
nur minimal belasten.
Obwohl mit GigE Vision der Trend von
spezialisierter Hardware weggeht, wird
auf der Vision in Stuttgart dieses Jahr ein
hochinteressantes Spezialboard von Matrox
für GigE Vision vorgestellt. Es ist
weit mehr als eine Gigabit Ethernet Netzwerkkarte
– aber dennoch kein Framegrabber.
Es bietet genau die Intelligenz
und Funktionen, die Framegrabber für
Analog- und CameraLink Kameras haben,
einer Netzwerkkarte jedoch vollständig
fehlen – und ist damit das Beste
aus beiden Welten: Framegrabber und
GigE Vision.
Software für GigE Vision
Gerade weil der GigE Vision Standard
noch sehr jung ist, liefert derzeit jeder
Hersteller sein eigenes SDK zusammen
mit der Kamera. Nur wenige Hersteller,
wie z.B. Prosilica, bieten die Softwaretools
für unterschiedliche Betriebssysteme
wie Windows, Linux und sogar QNX
an – damit wird GigE Vision auf unterschiedlichen
Prozessorarchitekturen (Intel
x86, PowerPC) nutzbar.
Auch Matrox hat GigE Vision voll in
die Softwarebibliothek MIL (Matrox Imaging
Library) integriert und bereits erfolgreich
mit einer großen Anzahl unterschiedlicher
Kameras verschiedener
Hersteller getestet. Als vollkommen
schnittstellen-unabhängige Bibliothek
unterstützt die MIL damit jetzt alle
Kamerainterfaces: Analog, Digital, CameraLink,
IEEE 1394 und GigE Vision.
Der Vorteil dieser allgemeinen Bildverarbeitungsbibliothek,
geschaffen von langjährigen
Bildverarbeitungsexperten, liegt
in den wesentlich mächtigeren, komfortableren
und umfangreicheren Features
und Funktionen im Vergleich zum
„reinen“ Kameratreiber.
Das perfekte Interface?
Zweifellos bietet GigE Vision viele Vorteile
für ein großes Spektrum an unterschiedlichen
Anwendungen. Ist es damit
das perfekte Interface für alle Anwendungen?
Für den Low-End Bereich liegen
derzeit aufgrund der kurzen Zeit, in
der GigE Vision wirklich verfügbar ist,
die Preise noch relativ hoch. Der High-
End Bereich wird sicherlich noch eine
lange Zeit von CameraLink besetzt sein,
da hier der Datendurchsatz nicht auf
100 MB/s limitiert ist, sondern bis 1GB/s
reicht. Gerade bei Bildverarbeitungsaufgaben
mit Zeilenkameras oder Multi-Kamera-Anwendungen
wird dies schnell
erreicht. Ideal ist GigE Vision derzeit sicherlich
für den Mid-Range Bereich, der
keine allzu großen Anforderungen an
das Datenvolumen stellt – hier kommen
alle Vorteile voll zum Tragen.
� Kontakt
Raoul Kimmelmann
Rauscher GmbH, olching
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