Wenn Hochgeschwindigkeit zählt
Die weltweit ersten Kameras mit 25GigE-Schnittstelle
Die 25GigE-Vision-Schnittstelle, welche in den neuesten Flächen- und Zeilenkameras von Emergent Vision Technologies (EVT) zum Einsatz kommt, hebt die Schnelligkeit und die Datenkapazität von Vision-Systemen in eine neue Dimension. 25GigE Vision bietet sämtliche GigE-Vorteile, hat aber eine 2,5x höhere Datenübertragungs- und Bildrate als 10GigE.
Bild 1 | Die weltweit ersten Kameras mit 25GigE-Interface: a) Flächenkamera Bolt: Auflösung 12MP/50MP, 188fps, 30fps bei voller Auflösung; b) Zeilenkamera Accel: Auflösung LB-8K–8.192Pixel horizontal; 200kHz single/100kHz bilinear/66kHz trilinear. (Bild: Framos GmbH)
(Bild: Framos GmbH)
Angesichts von AR/VR/MR-Anwendungen und immer schnelleren und intelligenteren Vision-Systemen sind Auflösung und Geschwindigkeit wichtiger denn je. Neue Bildsensoren mit einer Auflösung von bis zu 50MP werden inzwischen serienmäßig produziert. Sie kommen in High-End-Anwendungen zum Einsatz, welche von der Kombination aus höherer Auflösung und schnellerer Datenübertragung profitieren. Für Engpässe sorgen dabei aber die Bandbreite und die Datenverarbeitung, da eine höhere Auflösung stets eine höhere Bandbreite impliziert, um in der Applikation dieselbe Bildrate und Geschwindigkeit aufrecht zu erhalten. Bilddaten müssen jedoch nicht nur übertragen, sondern auch effizient verarbeitet werden. Die 25GigE-Schnittstelle bietet eine Antwort auf diese Herausforderungen.
Vorteile 25GigE
Das Interface der 25GigE-Kameras bietet eine Geschwindigkeit von 3,125Mbyte/s. Bislang ließen sich solche Übertragungsraten nur mit Vierkanal-CoaXPress-Verbindungen erzielen. Während für die CXP-Lösung vier Kabel benötigt werden, ist mit 25GigE nur ein einziges Glasfaserkabel erforderlich. Die 25GigE-Kameras erlauben die Verwendung von SFP28-Glasfaserkabeln und mit zusätzlichen Step-up-Transceivern Kabellängen von bis zu zehn Kilometern. Somit können Anwender alle Vorteile der neuesten Generation an Hochleistungssensoren mit extrem hohen Auflösungen und schnellen Bildraten bei gleichzeitig sehr niedriger Latenz nutzen. 25GigE empfiehlt ist ideal für Echtzeit-Videoanwendungen wie markerloses Motion-Tracking, Sport-Applikationen, TV-Übertragungen, Videokonferenzen oder Machine Vision Anwendungen. Die neue Schnittstelle bietet Netzwerkunterstützung und -synchronisation über IEEE1588 und ist mit GigE Vision und GenICam kompatibel. Die Architektur des GigE-Standards und dessen zuverlässige Synchronisierung erlauben ein problemloses Upgrade auf die 25GigE Vision-Schnittstelle.
Bild 2 | Dank spezieller NIC-Karten von Mellanox, die das Video-Triggering und -Streaming verwalten, bleibt die CPU-Auslastung deutlich unter 5%. (Bild: Framos GmbH)
CPU-Auslastung unter 5%
Eine 25GigE-Kamera schickt sehr viel mehr Daten über den Übertragungskanal. Die Schnittstelle muss dementsprechend nicht nur die benötigte Bandbreite bereitstellen, Entwickler müssen auch neue Verarbeitungsanforderungen für die erhöhte Datenmenge berücksichtigen. EVT stellt dafür spezielle NIC-Karten bereit, die eigens für die Kameras optimiert sind und das Video-Triggering und -Streaming verwalten. Dafür kooperiert die Firma mit Mellanox Technologies, einem weiteren 25GigE-Pionier und Mitglied des initialen Industriekonsortiums, um die Schnittstelle gemeinsam weiterzuentwickeln. Das Zusammenspiel der NIC-Karten mit den Bolt- und Accel-Kameras unterscheidet die beiden 25GigE-Kameras von weiteren Lösungen auf dem Markt. Intel-basierte Netzwerkkarten lagern üblicherweise die Daten einer GigE-Kamera für die Verarbeitung durch den PC aus. Die Datenmenge und die Geschwindigkeit, mit der die Daten von einer 25GigE-Kamera bereitgestellt werden, bereiten jedoch den meisten verfügbaren PCs massive Schwierigkeiten. Die neue Lösung verarbeitet die Bilddaten dagegen direkt auf der NIC-Karte. Die CPU-Auslastung bleibt dabei deutlich unter 5%. Die dadurch verbleibende CPU-Kapazität steht somit für andere Daten- und Informationsverarbeitungsaufgaben zur Verfügung.
