GigE-Vision-Multikamerasysteme optimieren
3. August 2022 | Lesezeit: 3 min
GigE Vision und seine Grenzen
GigE Vision greift auf eine sehr verbreitete Netzwerktechnologie zurück: Die beiden Protokolle, das GigE Vision Control Protocol (GVCP) und das GigE Vision Streaming Protocol (GVSP), basieren hauptsächlich auf dem User Datagram Protocol (UDP).
Es ermöglicht eine effiziente und latenzarme Datenübertragung, hat aber auch einige Nachteile, die man berücksichtigen muss:
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Es ist nicht möglich, Daten, die bei der Übertragung verloren gegangen sind, zu erkennen und zu korrigieren.
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Die richtige Reihenfolge der Datagramme kann nicht zuverlässig gewährleistet werden.
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Es ist anfällig für Netzwerk- oder Systemüberlastungen.
Die korrekte Reihenfolge und Vollständigkeit der Daten werden durch das GigE-Vision-Protokoll gewährleistet. Beim Streaming werden zu jedem Datenpaket zusätzliche Informationen, sogenannte Metadaten wie z. B. die Bildnummer, zur Verfügung gestellt.
Damit kann der Host überprüfen, ob Datenpakete oder komplette Frames fehlen. Stellt er fest, dass Pakete fehlen, kann er bei der Kamera die erneute Übertragung der fehlenden Pakete anfordern („packet resend request“). Diese Funktion ist zwar sehr nützlich, kann aber die Systemlast vorübergehend erhöhen und damit die Leistung des Gesamtsystems beeinträchtigen.
Systemüberlastung bei Multikamerasystemen mit GigE Vision
Ethernet Flow Control
Entlastung des Host-Systems
Eine typische Ursache für Paketverluste in überlasteten Systemen ist der Überlauf eines Paketpuffers in einem Netzwerkgerät. Diese Hardware-Puffer befinden sich in Netzwerk-Switches und Netzwerk-Schnittstellenkarten (NICs). Sie können in der Regel nur Millisekunden des vollen Durchsatzes zwischenspeichern, was bedeutet, dass schon ein kleines, vorübergehendes Überlastungsereignis zu Paketverlusten führen kann.
Mit Hilfe der Ethernet-Flow-Control-Funktion, die in den Alvium G1- und Alvium G5-Kameraserien von Allied Vision implementiert ist, lässt sich ein Überlaufen dieser Puffer verhindern. Der Empfänger kann eine Übertragungspause anfordern, wenn er einen fast vollen Puffer feststellt. Die Übertragung wird dann mit dem nächsten Ethernet-Frame für die angeforderte Zeitspanne unterbrochen oder bis der Empfänger eine Aufforderung zur Fortsetzung der Übertragung sendet.
In der Zwischenzeit sammelt der interne Speicher der Kamera, der in der Regel deutlich größer ist als die Puffer der Netzwerkgeräte, die vom Bildsensor übertragenen Daten und hält sie zurück.
Solange der mittlere Durchsatz genügend Kapazität bietet, um den temporären Rückstand aus dem Puffer der Kamera aufzuholen, gewährleisten die Alvium GigE-Kameras eine zuverlässige Datenübertragung und vermeiden Paketverluste im Netzwerk.
Einfache Anwendung
Autor: Maximilian Poggensee, Product Manager Allied Vision Technologies GmbH
Empfohlene Produkte
Die neuen Alvium G1- und G5-Kameras von Allied Vision stellen dem Anwender noch mehr Optionen zur Verfügung: sorgen für die Zukunftssicherheit und Zuverlässigkeit Ihrer Anwendungen. Für maximale Flexibilität stehen zwei Gigabit-Ethernet-Geschwindigkeitsstufen und mehr als 25 Sensoren zur Verfügung, darunter die neuesten Global-Shutter- und Rolling-Shutter-Sensoren. Die Modelle decken einen breiten Spektralbereich ab, einschließlich UV, sichtbares Spektrum, NIR und SWIR und bieten ein umfangreiches Featureset für hervorragende Bildqualität sowie Hardware nach Industriestandards.
Hohe Bildqualität bis in den Bildrand
Die Objektive der CF-ZA-1S-Serie von Fujifilm lassen sich perfekt mit den hochauflösenden Alvium G1- und G5-Modellen mit Sensoren von über 20 MP kombinieren. Sie gewährleisten eine hohe Bildqualität von der Bildmitte bis in die Randbereiche des Bildkreisdurchmessers von 1,1“. Fujifilms Anti-Shock & Vibration-Technologie sorgt für konstante Leistung auch unter schwierigen Umgebungsbedingungen.
Ethernet-Bilderfassungskarten für flexible Multikamerasysteme
Die Bilderfassungskarten von Neousys basieren auf der PCI-Express-Schnittstelle des PCs. Mit zwei oder vier unabhängigen Gigabit-Ethernet-Ports unterstützen sie den Anschluss mehrerer GigE-Vision-Kameras mit 1/2.5/5GBASE-T Interface. Dank der schnellen 5GBASE-T-Schnittstelle werden hohe Bildraten von Industriekameras mit Sensoren von Sony, AMS oder Gpixel problemlos übertragen.
GigE-Vision-Kabelvarianten für die industrielle Bildverarbeitung
Die große Auswahl unserer GigE-Vision-Kabelvarianten erleichtert den Einsatz in Machine-Vision-Applikationen mit unterschiedlichsten Anforderungen. Neben kostengünstigen Standardkabeln stehen Spezialkabel wie z.B. für Anwendungen mit Schleppketten und Robotern zur Verfügung. Gigabit-Ethernet-Kabel können in jeder beliebigen Konfiguration bestellt werden.
