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Mobile Echtzeitverarbeitung mit Glasfaser

Framegrabber-Befreiung

LightBridge ist ein neues Produktkonzept und versteht sich als externe Bildaufnahme- und Bildverarbeitungskomponente. Die Technologie ist in einem 10x12cm-Gehäuse untergebracht und besteht aus einem leisen, lüfterlosen System. Angeschlossen ist es über ein elektrisches oder optisches Thunderbolt-Kabel an einen Host-PC. Für PCs, die diese Technologie nicht unterstützen, steht eine halbhohe Thunderbolt-Erweiterungskarte für einen PCIe-x4-Slot zur Verfügung.
Urteilt man nach den Medien, hat Thunderbolt den Marktkampf mit USB3 bereits verloren. Thunderbolt hat allerdings einige große Vorteile. Es basiert 100% auf der PCIe-Technologie und wird von dem PC-System als eine Verlängerung der Mainboard-Busse gesehen: Kein Treiber ist daher notwendig, kein zusätzlicher Overhead entsteht und Thunderbolt ‚erbt‘ die Robustheit der PCIe-Technologie. Zudem wird kein weiterer Aufwand für Softwareadaptionen benötigt und es verhält sich 100% kompatibel zu einem internen Framegrabber, was auch Teil der Hardware-Konzeption bei LightBridge war.

Hohe Bandbreite & flexible Kabel

Verfügbar sind eine 1GB/s- und eine 2GB/s-Variante. Schnellere Versionen sind bereits von Intel und Apple angekündigt. LightBridge setzt in der ersten Version auf die 1GB/s-Version. Sie bietet für Camera Link ausreichend Bandbreite. Nachfolgende Versionen, die schnellere Standards unterstützen (CoaXPress und Camera Link HS), werden zukünftig mit schnelleren Thunderbolt-Chips ausgestattet sein. Thunderbolt ist sowohl für die elektrische Datenübertragung als auch für die optische Übertragung (hierfür wurde früher der Name ‚Light Peak‘ verwendet) standardisiert. Inzwischen werden von drei großen internationalen Firmen optische Thunderbolt-Kabel angeboten und Kabellängen bis zu 100m können direkt vom Lager bestellt werden. Die optischen High-Flex-Kabel sind kompakt, elastisch, für eine sehr hohe Anzahl von Biegezyklen zertifiziert sowie im hohen Maße torsionsgeeignet. Der Platzbedarf ist minimal, gerade im Vergleich mit Camera Link und CoaXPress mit ihren Multichannel-Kabeln und großen Steckerabmessungen. Neben der großen Kabellänge ist vor allem auch die Störungsfreiheit der fiberoptischen Verbindung im industriellen Umfeld ein Hauptmerkmal. Für einen industriellen Einsatz gibt es bereits Kabelhersteller, die eine Steckerverschraubung der Kabel anbieten. LightBridge-Systeme sind mit zwei Thunderbolt-Anschlüssen ausgestattet und erlauben hierdurch eine Reihenschaltung (Daisy Chaining) von bis zu sechs Endgeräten über einen Anschluss. Ein Ausbau des Bildverarbeitungssystems mit weiteren Kameras ist jederzeit möglich, solange die Gesamtbandbreite von Thunderbolt nicht überschritten wird. Als Kameraeingänge stehen zwei Camera-Link-Anschlüsse zur Verfügung. Die Hardwarekonzeption sieht eine modulare Variantenbildung für weitere digitale Schnittstellentechnologien vor. Da USB3.1 ab 2015 mit optischen Kabeln auf den Markt kommt, liegen die Schwerpunkte für neue Interfaces auf CoaXPress, Camera Link HS und GigE Vision.

Individuell programmierbare FPGAs

Prozessor-Herzstück der LightBridge ist ein FPGA. Er übernimmt die Bildeinzugs- und Bildvorverarbeitungsaufgaben. Zudem garantiert er eine Signalverarbeitung mit minimalen Latenzen. LightBridge ist aber auch in einer programmierbaren Version geplant. Der Kunde kann über VisualApplets den FPGA grafisch – ohne spezielle Vorkenntnis von Hardwareschaltungen – auf seine Bedürfnisse programmieren. Die entsprechende Software ist in der Bildverarbeitung inzwischen zu einem Standard für die FPGA-Programmierung geworden. Mit der Programmierung des FPGAs entscheidet der Kunde, wie er das System einsetzen möchte. Von einfachen Bildverarbeitungen (z.B. Verrechnung von mehreren Zeilenkamerabildern zu einer langen Zeile) bis zu autarken Bildverarbeitungsaufgaben (z.B. Sortierung von Glaspartikeln nach Farbe und Größe mit automatischer Ausschleusung) ist das Einsatzgebiet ausschließlich von den verfügbaren FPGA-Ressourcen abhängig. Das Signalverarbeitungskonzept ist mit seinen optoentkoppelten Ein- und Ausgängen auf die Steuerung der Bildverarbeitungsperipherie ausgelegt. Für SPS-Kompatibilität und Synchonisierungsaufgaben ist ein RS485-Steckeranschluss verfügbar. Bei der Verwendung mehrerer Systeme können diese automatisch synchronisiert werden. Für die kommenden Generationen werden Feldbus-Protokolle direkt implementiert. Hierüber werden die Statusmeldungen abgesetzt oder Konfigurationsdaten geladen. Da der FPGA für den Kunden programmierbar ist, können komplette Bildverarbeitungsaufgaben in dem System berechnet werden und über die SPS ihren Status kommunizieren. Die Signalverarbeitung und Kommunikation lehnt sich somit an die Fabrikautomation an und holt sie in die industrielle Bildverarbeitung.

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