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7-2018

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

Bildverarbeitung Sechs

Bildverarbeitung Sechs Gründe, die für eine CoaXPress-Kamera sprechen Kurz gefasst Maximaler Durchsatz ist eines der Kernthemen der visuellen Bildverarbeitung. Das Hochgeschwindigkeits-Interfaces CoaXPress ermöglicht es dem Nutzer die Möglichkeiten moderner Imaging-Sensoren vollständig auszuschöpfen und die maximale Performance in ihren Anwendungen zu erreichen. Das Erreichen des maximalen Durchsatzes ist eines der Kernziele von visueller Bildverarbeitung in der Produktionsautomatisierung und industriellen Inspektion. Auf Sensorseite sorgen steigende Auflösungen und immer höhere Bildraten für eine hohe zu übertragende Datenmenge. Während früher die Sensorleistung den Durchsatz begrenzte, sind nun oft herkömmliche Schnittstellen wie GigE Vision oder USB3 der Flaschenhals einer Anwendung. Erst mit Hochgeschwindigkeits-Interfaces wie CoaX- Press können Nutzer die Möglichkeiten moderner Imaging-Sensoren vollständig ausschöpfen und damit die maximale Performance in ihren Anwendungen erreichen. Neben der hohen Geschwindigkeit sprechen fünf weitere gute Gründe für den Einsatz von CoaXPress-Kameras in Vision-Applikationen: Bandbreite – Durchsatz maximieren CoaXPress verbindet eine Kamera über einen Framegrabber mit einem PC. Der CoaXPress-Standard realisiert eine direkte Verbindung zwischen der Kamera und dem Framegrabber, womit immer die komplette Bandbreite für die Bilddaten eines Endgerätes zur Verfügung steht. Der CoaXPress-Standard ist in sechs Geschwindigkeitsstufen verfügbar (CXP-1 bis CXP-6) - mit bis zu vier nutzbaren Kanälen ermöglicht CXP-6 eine Bandbreite von 6,25 Gbps je Kanal, erreicht also maximal 25 Gbps Übertragungsgeschwindigkeit. CoaXPress‘ CXP-6 ist damit die aktuell schnellste und leistungsstärkste Schnittstelle am Markt. Kabellängen – Weitere Wege überbrücken In vielen Anwendungen reichen die fünf bis sieben Meter USB-Verbindung oder auch begrenzte Ethernet-Kabel nicht aus. Wer längere Kabelverbindungen benötigt, sollte eine CoaXPress-Kamera evaluieren. CoaXPress-Kameras werden mit Koaxialkabeln an den Framegrabber angeschlossen. Bei höchster Geschwindigkeit und höchster Qualität sind unter CXP-6 bis zu 40 Meter zwischen dem Framegrabber als Host und der Kamera als Device ohne Qualitätseinbußen möglich. Unter CXP-1 bis CXP-5 sind sogar bis zu 100 Meter möglich, mit Adaptern können in allen Geschwindigkeiten auch längere Verbindungen von mehr als 100 Metern realisiert werden. 36 PC & Industrie 7/2018

Bildverarbeitung Plug & Play – Einfach anschließen CoaXPress nutzt sowohl für die Stromversorgung wie auch für das Datenprotokoll ein einziges Kabel und sorgt so für eine unkomplizierte Verbindung mit wenig Kabelsalat. CoaXPress ist ein von der Japan Industrial Imaging Association (JIIA) geführter Standard, welcher darüber an den GeniCam-Standard geknüpft und den gängigen Vision-Normen entspricht. CoaXPress stellt zwischen Host und Device eine einfache xml-Datei mit allen Kameraparametern zur Verfügung, die für grafische Benutzeroberflächen genutzt werden kann. So wird eine einfache und unkomplizierte Konnektivität hergestellt, es ist keine extra Kontroll-Software notwendig und alle Einstellungen sind über den Framegrabber steuerbar. Multiple Synchronisation – Exakte Steuerung An ein CoaXPress-System können über den Framegrabber mühelos mehrere Kameras angeschlossen werden. Aktuell können bis zu 16 Kameras miteinander vernetzt und gesteuert werden. Der Vorteil von CoaXPress in Verbindung mit einem Framegrabber liegt darin, dass die Kameras sehr präzise und mit nur sehr geringen Latenzen synchronisiert werden können. Die Synchronisation wird rein über den Framegrabber realisiert und benötigt kein zusätzliches Triggersignal, wie dies bei USB3 und GigE der Fall ist. Ethernet-Lösungen über den PC gestalten sich häufig äußerst kompliziert und Hardware-Trigger erzeugen teils sehr hohe Latenzen. Die genaueste Steuerung und Synchronisation mehrerer Kameras erfolgt über Framegrabber und angeschlossene CoaXPress-Kameras. Anspruchsvolle Anwendungen – Höchste Präzision Gerade in Applikationen, in denen es darauf ankommt, dass der Zeitpunkt der Bildaufnahme bei mehreren Kameras exakt gleich ist, eignet sich der Einsatz von CoaXPress-Geräten. Soll zum Beispiel in der industriellen Inspektion ein sich schnell über ein Förderband bewegtes Objekt aus mehreren Perspektiven aufgenommen und ausgewertet werden, ist das präzise Triggern aller Kameras und die exakte Synchronisation zwischen den Geräten entscheidend für eine hochwertige Bildaufnahme und Analyse. Dies gilt ebenso im Bereich Medical, Broadcasting und Sport. Zukunftsfähigkeit – Mit mehr Leistung voraus Seit 2010 hat sich der CoaX- Press-6-Standard (CXP-6) im ersten Entwicklungszyklus mit 6,25 Gbps Übertragungsgeschwindigkeit je Kanal am Markt etabliert. Die existierende Technik und die Kameras werden zunehmend günstiger und bewegen sich mittlerweile auf CameraLink-Niveau. In naher Zukunft wird der weiterentwickelte CoaXPress 12-Standard mit einer verdoppelten Datenrate erhältlich sein. Mit dann bis zu 50 Gbps Bandbreite kann die Kameraleistung extrem ausgeschöpft werden, bereits Ein-Kanal-Schnittstellen erreichen dann höhere Werte als heute 10 GigE Vision. Die CoaX- Press 12-Technologie bietet also eine sehr günstige, unkomplizierte und vor allem robuste Perspektive für anspruchsvolle Hochgeschwindigkeitsanwendungen jetzt und in Zukunft. Fazit CoaXPress-Kameras eignen sich damit hervorragend für hohe Geschwindigkeiten, eine hohe Bildqualität und die Datenübertragung über große Distanzen. Die einfache Konnektivität über einen Framegrabber ermöglicht stabile Verbindungen ohne eine zusätzliche Kontrollsoftware. Die präzise Synchronisation mehrerer Kameras ohne externe Hardware ermöglicht eine hohe Analysequalität und damit völlig neue Perspektiven in der Inspektion und Überwachung industrieller Szenarien, im Sport oder in der Sicherheit. Mit einer zukünftigen maximalen Datenrate von 50 Gbps ist CoaXPress bestens für kommende Hochgeschwindigkeitsanwendungen und sich weiter erhöhende Auflösungen, Bild- und Durchsatzraten geeignet. CoaXPress ist damit eines der am besten gerüsteten Interfaces für die sich immer weiter beschleunigende industrielle Automatisierung. • Framos www.framos.com Neues Megapixel-Kameramodul mit Global Shutter Phytec präsentiert das Kameramodul VM-016, das die für Embedded Imaging optimierte phyCAM-Produktreihe erweitert. Es ist mit dem kostengünstigen 1,0-Megapixel-Sensor AR0144 von ON Semiconductor ausgestattet und vereinfacht das Design von Embedded Imaging-Applikationen. Durch den Global Shutter-Mode dieses Sensors werden auch schnell bewegte Objekte verzerrungsfrei aufgenommen – eine wichtige Voraussetzung für die zuverlässige Funktion vieler Bildverarbeitungsalgorithmen. Das Kameramodul ist für Serienprodukte konzipiert und zeichnet sich durch ein sehr gutes Preis-/Leistungsverhältnis und seine Langzeitverfügbarkeit aus. Es ist als Color- oder Monochrom-Version erhältlich. Je nach Einbausituation kann das Kameramodul als reines Sensor board, mit M12- oder mit C/CS-Mount-Halterung bezogen werden. Der phyCAM-Standard von Phytec sorgt für einen einfachen Anschluss der Kameraboards an Mikroprozessoren mit parallelem Kamerainterface. Dadurch kann das Kameramodul sehr einfach in Embedded Systeme mit Prozessoren wie beispielsweise dem NXP i.MX 6 integriert werden. In der phyCAM-S-Variante wird die mögliche Leitungslänge zwischen Kamera und CPU-Einheit durch eine LVDS-Datenübertragung deutlich erhöht. Das Konzept wurde für Anwendungen optimiert, in denen die individuelle Gestaltung der Geräteelektronik und die Integration der Kamera in das Gesamt system von Bedeutung sind. Weitere Informationen stehen unter http://www. phytec.de/produkte/embedded-imaging bereit. • PHYTEC Messtechnik GmbH www.phytec.de PC & Industrie 7/2018 37

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