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11-2016

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Fachzeitschrift für Industrielle Automation, Mess-, Steuer- und Regeltechnik

Bildverarbeitung

Bildverarbeitung CompactPCI Serial für Bilderfassungssysteme von 5 - 20 Gbps CompactPCI Serial ist mittlerweile ein weltweit verbreiteter Standard für modulare industrielle Computersysteme. Eine immer wichtigere Anwendung ist die Bilderfassung und die Bildverarbeitung, nicht nur für optische Inspektionssysteme, sondern auch für Augmented Reality und autonomes Fahren CompactPCI Serial basiert auf Steckkarten im Europaformat für den robusten 19-Zoll Systemaufbau, mit einer passiven Backplane. Für nahezu alle Anschlusstechniken moderner Kameras existieren die passenden Interface- Lösungen. Auch die Ausgabe von Bilddaten über Grafikprozessoren ist problemlos möglich. Auf den nachfolgenden Seiten werden Schnittstellenlösungen für die industrielle Bilderfassung bei höheren Datenraten vorgestellt.Ab 5 Gbps Datenrate hat der Anwender derzeit die Auswahl zwischen USB 3.0, Camera Link, 10 Gb Ethernet, und PCI Express. USB-3.0-Schnittstelle Populär ist für Kameras die USB- 3.0-Schnittstelle. Neben der für mittlere Bildauflösung ausreichenden Datentransferrate von 5 Gbps ist die integrierte Stromversorgung für viele Anwendungen interessant. Häufig teilen sich USB-Ports aber einen gemeinsamen Controller, so dass die maximale Datenrate für jeden einzelnen Anschluss geringer ausfallen kann. Nachteilig ist bei USB 3.0 auch die sehr begrenzte Leitungslänge, so dass diese Lösung nur für kompakte Systeme nutzbar ist. EKF bietet eine USB-3.0-Schnittstellenkarte an, die über vier unabhängige USB Controller eine dauerhafte Datenrate von 4x 5 Gbps erlaubt (SBX-DUB). Unter Verwendung von Rear I/O Modulen lassen sich sogar bis 16 Kameras an diese Baugruppe anschließen. Für geringere Ansprüche eignet sich ein einzelner USB Controller (SB3-TONE). An jeder USB Buchse stehen bis zu 1,5 A/5 V zur Verfügung; ein elektronischer Schalter bewirkt die Trennung bei Überlast. EKF Elektronik GmbH, www.ekf.de Backplane SRS3201 ohne eingebautes Netzteil, Input 9 - 36 V DC 78 PC & Industrie 11/2016

Bildverarbeitung Regel eine Leitungslänge von 300 m erlauben (10GBASE-SR). Mit Single-Mode Transceivern (10GBASE-LR) sind aber auch Übertragungsstrecken bis 20 km möglich. EKF hat mit dem SN5-TOM- BAK eine Dual-Port 10-Gb Ethernet Karte mit zwei SFP+-Schächten im Programm. Gegenüber USB 3.0 ist auch die mit 10 GbE verdoppelte Datenrate ein entscheidender Vorteil. Für kompakte Systeme kann alternativ die preiswerte Verkabelung mit SFP+ Twinaxial Kupferleitungen genutzt werden. SBX USB-Kamera mit USB-Controller SB3-TONE Camera Link Die Camera Link (CL) Schnittstelle hat eine längere Tradition und ist daher wegen der Vielzahl vorhandener Installationen immer noch von Bedeutung. Je nach Konfiguration sind Übertragungsraten von 5,44 Gbps (Full) oder 6,8 Gbps (Deca) erreichbar. Spezielle Kabel sind zum Anschluss an einen Frame Grabber erforderlich. Auch für CompactPCI Serial gibt es passende Camera Link Frame Grabber samt Softwareunterstützung. Diese Lösungen von Fremdherstellern lassen sich selbstverständlich problemlos in ein EKF System integrieren. Der abgebildete Frame Grabber von Active Silicon z. B. wurde erfolgreich in einer Sortieranlage eindesignt. Ethernet Ethernet-Lösungen haben den Vorteil, dass bereits bestehende Netzwerk-Infrastruktur mitgenutzt werden kann. Das Problem einer begrenzten Leitungslänge wie bei USB und CL lässt sich mit Faseroptik leicht umgehen. Für 10 GbE ist der SFP+-Schacht als Interface sehr beliebt. Hier lassen sich preiswerte Transceiver für Multi-Mode Plastikfasern zustecken, die in der PCI Express Ganz zweifellos die Königsklasse stellen Bilderfassungssysteme dar, die auf PCI Express basieren. Hierüber lassen sich die kürzesten Latenzzeiten realisieren, sowie sehr hohe Datentransferraten. Ähnlich wie bei 10 GbE sind neben Kupferkabeln aktive Faseroptiklösungen (AOC) Frame Grabber von Active Silicon mit Camera-Link-Schnittstelle SN5-TOMBAK mit Dual-Port 10-Gb Ethernet Karte und zwei SFP+- Schächten SX2-SLIDE ein Interface mit zwei jeweils PCIe x4 (Gen 2) organisierten Ports PC & Industrie 11/2016 79

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© beam-Verlag Dipl.-Ing. Reinhard Birchel