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Alles zu seiner Zeit

Höhere Bandbreiten und fps mit SmartFrameRecall

Neben ein paar Ausnahmen herrschte auf der letzten Vision ein ähnlicher Tenor wie immer: mehr Auflösung, mehr Geschwindigkeit und immer billiger. Matrix Vision verfolgt dagegen eine andere Strategie: Die eigenen Industriekameras werden kontinuierlich und kostenlos mit Features erweitert, die einen Mehrwert für die Kunden darstellen. Ganz neu ist das Feature SmartFrameRecall.

Bild 1 | SmartFrameRecall ermöglicht höhere Bandbreiten und Frameraten, reduziert die CPU-Last im Host-System und vereinfacht die Verkabelung. (Bild: Matrix Vision GmbH)

Die Verarbeitung der Bilddaten sieht bei allen Industriekameras gleich aus. Die vom Sensor erzeugten Bilddaten werden zu Bildern zusammengefasst, daraus Datenpakete generiert, die wiederum an den Host-PC zur eigentlichen Bildverarbeitung übertragen werden. Dort werden die Datenpakete wieder zu Bildern zusammengesetzt und gegebenenfalls markante Punkte ausfindig gemacht. Über die markanten Punkte kann dann der Bildbereich eingeschränkt (AOI) und folglich die Bildverarbeitung optimiert werden. Kleinerer AOI heißt weniger allokierter Speicher und schnellere Bildverarbeitung. Soweit so gut. Doch obwohl nur ein kleiner Bildbereich ausgewertet wird, der häufig nicht einmal in allen Bildern vorkommt, werden alle Bilddaten übertragen. Dies muss nicht zwangsweise zu einem Problem führen. Da die Auflösungen jedoch immer größer und die Geschwindigkeiten immer schneller werden, wird die verfügbare Bandbreite, vor allem bei gleichzeitiger Erfassung mehrerer Kameras, schnell zum Flaschenhals. Aber nicht nur das, der Host-PC muss eine Menge an Daten verarbeiten, sodass ein High-End-PC gezwungenermaßen erforderlich ist, der wiederum eine hohe Stromaufnahme hat. Eigentlich ist das ein unnötiger Aufwand und eine gewaltige Ressourcenverschwendung, denn vieles davon könnte eine pfiffige Industriekamera abfangen. Hier setzt SmartFrameRecall an.

Technisches Konzept

Industriekameras von Matrix Vision sind in der Regel mit einem FPGA ausgestattet und verfügen über einen Bildspeicher. Beides richtig eingesetzt, kann die Basis für viele smarte Features sein. Im Falle des SmartFrameRecalls erzeugt das FPGA kleine Vorschaubbilder mit reduzierter Auflösung (Thumbnails), die mit IDs versehen an den Host-PC übertragen werden. Gleichzeitig wird das entsprechende Bild in Vollauflösung im Bildspeicher der Kamera abgelegt, der als FIFO-Ringpuffer angelegt ist. Im Host-PC wird das Vorschaubild von der Anwendung analysiert. Wird das Bild in Vollauflösung benötigt, sendet die Anwendung einen Request und das Bild wird im gleichen Datenstrom wie die Vorschaubilder übertragen. Die Anwendung kann darüber hinaus auch die Region of Interest (ROI) angeben, sodass das FPGA nur den entsprechenden Bereich des Originalbildes überträgt. Die Vorteile liegen auf der Hand. Der SmartFrameRecall ermöglicht so wesentlich höhere Bandbreiten und Frameraten, reduziert die CPU-Last im Host-System und dadurch den Stromverbrauch und vereinfacht die Verkabelung. Letzteres führt beispielsweise dazu, dass Dual-GigE-Kameras mit nur einem Kabel über ein Switch angeschlossen werden können. Ohne SmartFrameRecall hätte jede Kamera eine eigene Verbindung zum Host-PC benötigt. Mit der Version 2.18.0 des GenTL-Acquire-Treibers steht der SmartFrameRecall für die Dual-GigE-Vision-Kameras von Matrix Vision mit Cmosis- und Sony-Pregius-Sensoren (IMX) zur Verfügung. Eine Ausweitung auf andere Plattformen wie USB3.0 ist prinzipiell möglich. Nach der Installation des Treibers muss die Firmware der Kamera aktualisiert werden, danach kann das Smart Feature verwendet werden. Das Feature wird im Handbuch beschrieben, Programmierbeispiele sind in der Dokumentation vorhanden.

Fazit

Bild 2 | Beim SmartFrameRecall erzeugt ein FPGA Thumbnails, die mit IDs versehen an den Host-PC übertragen werden. Gleichzeitig wird das Bild in Vollauflösung im Bildspeicher der Kamera abgelegt. Im Host-PC wird das Vorschaubild analysiert und falls benötigt, im gleichen Datenstrom wie die Vorschaubilder übertragen. (Bild: Matrix Vision GmbH)

Gerade mit der Konkurrenz aus China, die auch in Zukunft wesentlich kostengünstiger produzieren wird, wächst die Bedeutung intelligenter Konzepte, die sich durch einen deutlichen Mehrwert von einfachen Kameras abheben. Mit dem kostenlosen SmartFrameRecall erweitert sich die Funktionalität von GigE-Vision-Kameras mit smarten Features und bietet so einen echten Mehrwert für Kunden. Auch Bestandskameras können mit SmartFrameRecall durch ein Firmware-Update erweitert werden.

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