GigE Vision 2.0: Die einfache Lösung für Multi-Kamerasysteme
GigE Vision 2.0 revolutioniert die industrielle Bildverarbeitung, indem es Multi-Kamerasysteme präziser synchronisiert sowie eine Echtzeitverarbeitung und Multi-Kamerasteuerung ermöglicht. Dies ist in der Industrie entscheidend, wenn es um präzise Messungen, Bewegungsverfolgung oder die Koordination komplexer Bildinformationen geht.
Was bietet GigE Vision 2.0?
GigE Vision 2.0 bietet verschiedene Möglichkeiten für Multi-Kamerasysteme und Echtzeitverarbeitung. Die wichtigsten Komponenten des Standards sind das Precision Time Control und die Action Commands.
Precision Time Control (PTP)
Eine wichtige Komponente des GigE Vision 2.0 Standards ist das IEEE 1588 Precision Time Protocol, kurz PTP. PTP ist ein Netzwerkprotokoll zur präzisen Zeitsynchronisation zwischen mehreren Kameras in einem Netzwerk. Damit PTP funktioniert, müssen Ihre Kameramodelle PTP-fähig sein. Die PTP-kompatiblen Industriekameras ermitteln zunächst untereinander, welche von ihnen über die genaueste Uhr verfügt. PTP arbeitet dabei mit zwei Arten von Uhren - eine ist die Haupt-Uhr und die anderen arbeiten als Nebenuhren:
Haupt-Uhr: Die Haupt-Uhr wird im Idealfall von einem GPS-Empfänger gesteuert. Mit diesem kann sie sich auf die koordinierte Weltzeit - oder UTC-Zeit - synchronisieren.
Nebenuhren: Die anderen Kameras synchronisieren sich mit der Kamera, die als Master-Uhr fungiert, bis alle mit derselben präzisen Systemzeit - gemessen in Nanosekunden - arbeiten.
Dank PTP arbeiten alle Kameras mit derselben Systemzeit. Das bedeutet, dass alle einzelnen Kameras jedes Bild zum exakt gleichen Zeitpunkt aufnehmen.
Aktionsbefehle
GigE Vision Kameras können schon seit den frühesten Entwicklungsstadien sogenannte Action Commands (Aktionsbefehle) empfangen und darauf reagieren.
Ein Aktionsbefehl ist ein Ethernet-Paket, das von einem Netzwerk-Client an mehrere Empfänger in einem Netzwerk gesendet werden kann. Der wichtigste Anwendungsfall für den Aktionsbefehl ist das Auslösen einer Bildaufnahme über ein Netzwerk. Um mehrere GigE Kameras gleichzeitig zu triggern, war in der Vergangenheit eine Kabelverbindung über den digitalen E/A-Anschluss der Kamera erforderlich. Ein Kabel verband jede einzelne Kamera mit einer Triggerquelle.
Mit GigE Vision 2.0 ist es nun möglich, dem Aktionsbefehl einen PTP-Zeitstempel hinzuzufügen, um die genaue Systemzeit anzugeben, zu der der Aktionsbefehl ausgeführt werden soll. Dies wird als Scheduled Action Command bezeichnet. Der Scheduled Action Command hilft dabei, das Echtzeitverhalten wiederherzustellen, ohne physische Triggerleitungen zu verwenden.
GigE Vision 2.0 in der Praxis: Diese Anwendungen profitieren vom Vision-Standard
Anwendungen, die eine synchronisierte Multi-Kamera-Steuerung und leistungsstarke Bilderfassung erfordern, reichen von Halbleiterinspektionen über den Verkehr und Transport bis hin zu Sport- und Bewegungsanalysen.
Halbleiterinspektion
Ein Beispiel für geplante Aktionsbefehle in der industriellen Bildverarbeitung ist die Halbleiterinspektion. Halbleiter werden auf einem Förderband mit gleichmäßiger Geschwindigkeit transportiert und passieren nacheinander vier Industriekameras, die senkrecht zum Band ausgerichtet sind. Jede Kamera nimmt ein Bild des Halbleiters zum gleichen Zeitpunkt auf, um die Einzelbilder präzise zu einem Gesamtbild zu kombinieren. Mit GigE Vision 2.0 wird diese Synchronisation auf Mikrosekunden genau gewährleistet.
Verkehr und Transport
Im Bereich Verkehr und Transport werden leistungsstarke Multi-Kamerasysteme, z. B. zur Erfassung von Rotlichtverstößen, eingesetzt:
Eine Kamera löst aus, wenn ein Fahrzeug die Haltelinie bei rotem Licht überfährt.
Eine zweite Kamera auf der gegenüberliegenden Straßenseite überprüft zur gleichen Zeit, ob das Fahrzeug tatsächlich die Straße überquert hat oder nur die Haltelinie.
Der genaue Zeitstempel ermöglicht die Zuordnung der Bilder, sodass Behörden Verstöße überprüfen und Maßnahmen ergreifen können.
Sport und Bewegungsanalysen
In vielen modernen Stadien gibt es mehrere Kameras mit Multi-Kamera-Steuerung, die beispielsweise ein Fußballspiel aus verschiedenen Blickwinkeln aufnehmen. Die Kameras nehmen alle genau gleichzeitig ein Bild auf. Diese synchronisierten Bilder werden dann zu einem 3D-Bild zusammengesetzt. So entsteht eine 360-Grad-Ansicht des Spiels. Das ist nicht nur ein nettes Gimmick für Fußballfans, sondern auch ein praktisches Analyseinstrument für Trainerinnen und Trainer.
Bildsynchronisation & Echtzeitverarbeitung mit GigE 2.0
Dank des Standards GigE Vision 2.0 und PTP können mehrere Kameras innerhalb eines Bildverarbeitungssystems mit einem einzigen Softwarebefehl synchron ausgelöst werden. Ein zusätzlicher Hardware-Trigger ist nicht notwendig. Dies reduziert sowohl die Systemkosten als auch den Installationsaufwand, insbesondere bei Kameras, die Power over Ethernet verwenden. Mit GigE Vision 2.0 können Sie eine Einkabellösung verwenden, da es vier wesentliche Funktionen vereint: Stromversorgung, Steuerung, Bilderfassung und Synchronisation.
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