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Pour une meilleure utilisation du GigE Vision avec un système multi-caméras

3 août 2022 | Lecture 3 min

Dans le secteur de la vision industrielle, lorsqu’il s’agit de choisir l’interface adéquate, les utilisateurs n’ont que l’embarras du choix.

Si chaque modèle a ses avantages et ses inconvénients, la plus répandue en vision reste la norme GigE Vision, utilisant le réseau Ethernet. Elle est en effet compatible avec de nombreux équipements réseau standards et offre une évolutivité de grande amplitude sur l’ensemble du système. C’est pour cela que GigE Vision est particulièrement bien adapté aux systèmes à plusieurs caméras.

Développer un système de vision multi-caméras performant et fiable demande cependant une solide expérience et beaucoup de travail. Le choix des bons composants et la conception du système prennent du temps. Pour que le rapport qualité-prix reste équilibré, différents cycles de développement avec des tests spécifiques sont nécessaires.

GigE Vision et ses limites

GigE Vision s’appuie sur une technologie de réseau très répandue : l’UDP (User Datagram Protocol) qui sert de base aux protocoles GigE Vision Control Protocol (GVCP) et GigE Vision Streaming Protocol (GVSP).

Avec l’UDP, la transmission des données est efficace, avec une latence minime, mais il présente également certains inconvénients à ne pas négliger :

  • Il ne détecte ni ne corrige les données perdues lors de la transmission.

  • Il ne garantit pas de manière fiable l'ordre correct des datagrammes.

  • Il est vulnérable à la congestion du réseau et à la surcharge du système.

Le protocole GigE Vision s’assure de l'ordre correct et de l'intégralité des données. Pour chaque paquet de données, le système envoie des informations supplémentaires, les métadonnées, comme les numéros d'image par exemple. Cela permet à l’hôte de vérifier s'il manque des paquets ou des images complètes. S'il manque des paquets, il peut demander à la caméra de les envoyer à nouveau (packet resend request). Cette fonction est certes très utile, mais elle peut surcharger temporairement le système et donc nuire à ses performances.

Surcharge des systèmes multi-caméras GigE Vision

La surcharge d’un système GigE Vision s’accompagne généralement de la perte de paquets de données. Le mécanisme de renvoi de paquets se met donc en marche, et amplifie en même temps le problème : les paquets perdus génèrent des demandes de renvoi qui surchargent le système et augmentent la probabilité de perdre des paquets. Cela bloque le système et entraîne la perte de nombreuses images.

Ce problème peut être évité en réservant une marge de débit suffisante lors de la conception du système. Mais quelle est la marge nécessaire ? Elle dépend des exigences, des performances du système, du débit et de la topologie du réseau.

Pour obtenir un système rentable et équilibré, il faut en général effectuer de nombreux tests et être expérimenté. Configurer un système à plusieurs caméras et à haut débit exige une grande minutie pour éviter les goulots d'étranglement et la perte de données.

Contrôle du flux Ethernet - Soulager le système hôte

A typical cause for packet loss in overloaded systems is the overflow of a packet buffer in a network device. These hardware buffers are found in network switches and network interface cards (NICs). They are usually able to buffer only milliseconds of full throughput, which means that a small, temporary congestion event may lead to packet loss.

La fonction de contrôle de flux Ethernet, existant sur les caméras Alvium G1 et Alvium G5 d'Allied Vision, peut éviter le trop-plein de ces mémoires tampons. Le récepteur peut envoyer une demande de pause à l'émetteur s'il détecte une mémoire presque pleine. L'émetteur arrête alors la transmission avec la trame Ethernet suivante, pendant le temps demandé ou jusqu'à ce qu'il reçoive une demande du récepteur pour continuer.

Pendant ce temps, la mémoire interne de la caméra, généralement beaucoup plus grande que les mémoires tampons des périphériques, accumule les données provenant du capteur et les retient.

Tant que le débit moyen laisse suffisamment de place pour rattraper le retard temporaire de la mémoire tampon de la caméra, les caméras Alvium GigE assurent une transmission de données fiable et évitent de perdre des paquets sur le réseau.

Facile à utiliser

Le contrôle de flux est activé par défaut sur toutes les caméras Alvium GigE Vision. La quasi-totalité des commutateurs réseau et cartes d'interface réseau prennent en charge cette fonction. Les utilisateurs doivent seulement s'assurer que cette fonction est également activée du côté du périphérique réseau.

La perte de paquets due à la congestion est un problème typique des systèmes de vision industrielle à haut débit utilisant la technologie GigE Vision. La fonction de contrôle de flux Ethernet améliore l'utilisation de la mémoire tampon de l'ensemble du système et permet de gérer les surcharges temporaires.

Il devient ainsi beaucoup plus simple de concevoir un système fiable à haut débit en respectant les contraintes technologiques, le budget et le temps impartis.

Auteur: Maximilian Poggensee, Product Manager Allied Vision Technologies GmbH

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