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Usability Upgrade für Camera-Link-Kameras

01  Die LXC-Kameras von Baumer verfügen über eine Auflösung von 2 Megapixel bis 25 Megapixel und bieten Bildraten bis 337 Bilder/s. Damit erkennen sie feine Details auch bei hohem Durchsatz und sind für viele anspruchsvolle Inspektionsaufgaben geeignet

01  Die LXC-Kameras von Baumer verfügen über eine Auflösung von 2 Megapixel bis 25 Megapixel und bieten Bildraten bis 337 Bilder/s. Damit erkennen sie feine Details auch bei hohem Durchsatz und sind für viele anspruchsvolle Inspektionsaufgaben geeignet

02  Das Camera-Link-„ConfigTool“ von Baumer wird bei ­Framegrabbern ohne „GenCP“-Unterstützung zur komfortablen Konfigura­tion der Kamera eingesetzt

02  Das Camera-Link-„ConfigTool“ von Baumer wird bei ­Framegrabbern ohne „GenCP“-Unterstützung zur komfortablen Konfigura­tion der Kamera eingesetzt

03  Framegrabber mit „GenCP“-Unterstützung ermöglichen die Parametrierung der Kamera direkt im SDK des Framegrabber-Herstellers

03  Framegrabber mit „GenCP“-Unterstützung ermöglichen die Parametrierung der Kamera direkt im SDK des Framegrabber-Herstellers

Camera Link wurde im Jahr 2000 als erster Bildverarbeitungsstandard veröffentlicht. Heute zählt die Schnittstelle zu den dominierenden für Applikationen, die eine sehr hohe Auflösung und Bildrate benötigen. Neuere Standards, wie „GigE Vision“ und „USB3 Vision“, zeichnen sich jedoch durch mehr Flexibilität und eine einfachere Integration aus. Mit seiner LX-Kameraserie ermöglicht Baumer diese Flexibilität und Integrationsfähigkeit nun auch für Camera Link. Das macht die Schnittstelle noch attraktiver und auch für neue Applikationen zukunftssicher.

Camera Link nutzt eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen Kamera und PC und erfordert einen Framegrabber. Durch diese Architektur ist die Kommunikation deterministisch und robust. In vier Varianten (Base, Medium, Full und Eighty Bit) können maximal 10 Pixel mit 8 bit bei 85 MHz übertragen werden. Daraus resultiert eine hohe Bandbreite von bis zu 850 Mbit/s – und das bei geringer Komplexität und einfacher Umsetzbarkeit.
Im Gegensatz zu modernen Standards sind Lokalisierung und Parametrierung einer Kamera jedoch nicht eingeschlossen – es wird lediglich eine RS-232-Schnittstelle zur Kommunikation definiert. Das darüber liegende Protokoll ist herstellerspezifisch umgesetzt und die Kameraregister müssen direkt programmiert werden. Das ist vor allem bei komplexen Funktionen aufwendig und fehleranfällig. Erweiterte Zustandsinformationen sind ebenfalls nicht definiert und für die Integration müssen sowohl Tools und Software Development Kits (SDK) des Kameraherstellers als auch des Framegrabber-Herstellers eingebunden werden. Verpflichtende Kompatibilitätstests sind nicht festgeschrieben. Als Konsequenz sind die Einbindung und der Support von Camera Link häufig aufwendiger. Mit neuen Funktionen verringern die neuen LXC-Kameras von Baumer (Bild 1) Anwendern den Integrationsaufwand.

Einfache Integration dank „GenICam“
Die aktuell gültige Camera-Link-Version 2.0 beinhaltet keine Unterstützung für ein Kontrollprotokoll. „GenICam“ bietet deswegen eine Erweiterung für Camera Link an. Kernkomponente dafür ist eine „CLProtocol DLL“ (Dynamic Link Library), die vom Kamerahersteller mitgeliefert wird und das Herstellerprotokoll „GenICam“-konform umsetzt. Integriert in das SDK des Framegrabbers ermöglicht es die Parametrierung der Kamera und den Bildeinzug mit einer Softwareumgebung. In der Praxis ist dieser Ansatz recht aufwendig, da Softwarekomponenten mehrerer Hersteller eingebunden und viele Betriebssystemversionen unterstützt werden müssen. Um diesen Mehraufwand zu eliminieren, wurde mit „GenCP“ (Generic Control Protocol) ein neues Konfigurationsprotokoll standardisiert. Dies wird von Baumer für die neuen Camera-Link-Modelle der LX-Serie eingesetzt, um die Einbindung für den Anwender so einfach wie möglich zu gestalten. Für die Integration der Kameras muss danach unterschieden werden, ob der Framegrabber bereits „GenCP“ unterstützt oder nicht. Falls nicht, können alle Einstellungen der Kamera über ein komfortables Konfigurations-Tool vorgenommen werden. Die anschließende Einbindung in die Kundenapplikation erfolgt auf Basis der „GenICam“-Referenzimplementierung. Davon abgeleitet stehen ein speziell entwickeltes SDK und entsprechende Beispiele zur Verfügung. Mit der zunehmenden Verbreitung des Protokolls setzen aber auch immer mehr Hersteller von Framegrabbern auf die Unterstützung von „GenCP“, sodass die Kamerakonfiguration komfortabel direkt aus dem Framegrabber-SDK heraus erfolgen kann – ohne weitere Software des Kameraherstellers (Bild 2 und 3).
Zur einfachen Integration lässt sich bei den LXC-Modellen zusätzlich der Camera-Link-Takt flexibel zwischen 40 MHz und 85 MHz einstellen. Anwender profitieren so wahlweise von einer kurzen Latenz oder von längeren ­Kabeln bei reduzierter Bildrate. Des Weiteren können mit der ­Unterstützung des Eighty-Bit-Modes hohe Bildraten oder eine bessere Genauigkeit durch Nutzung von 10 bit je Pixel erzielt werden. Die integrierte „PoCL“-Option (Power over Camera Link) ermöglicht außerdem die Stromversorgung direkt über den Framegrabber. Dadurch werden einerseits die Anzahl eingesetzter Kabel reduziert und andererseits ­Integrationskosten und Wartungsaufwand.

Fehler schnell erkennen und die Systemstabilität überprüfen
Im Gegensatz zu „GigE Vision“ bietet Camera Link bisher nur eingeschränkte Analysemöglichkeiten. Baumer hat deswegen auf clevere Funktionalitäten in den LXC-Kameras gesetzt. So lassen sich erstmals auch Events und Statusinformationen nutzen, wie Trigger oder Sensor-Exposure-Status. Insbesondere bei der Einbindung können so Fehlersituationen schnell diagnostiziert werden. Somit kann auch im laufenden Betrieb überwacht werden, ob zum Beispiel alle Trigger angenommen werden konnten.
Auch zum Erkennen oder Beheben von Fehlern bei der Datenübertragung sieht der Camera-Link-Standard keine Mechanismen vor. Werden Kameras für Anwendungen mit hohem Pixel-Takt und längeren Kabel oder für Robotik-Applikationen eingesetzt, ist dies jedoch durchaus von Bedeutung. Um Übertragungsfehler zu erkennen, wurde daher bei den LXC-Kameras in Anlehnung an „GigE Vision“ eine Prüfsumme über die Daten im Bild eingefügt. Sie ermöglicht es dem Anwender, die Datenintegrität in der Software zu prüfen, ohne Änderungen am Framegrabber vornehmen zu müssen – und das auch im Betrieb, um fehlerhafte Auswertungen zu vermeiden. Kabel mit bis zu 15 m Länge wurden dabei erfolgreich getestet.
Zudem stellen die Camera-Link-Kameras für die Überprüfung der Systemstabilität zusätzliche Metadaten bereit. Mit der „FrameID“ kann mittels Bildsequenznummer geprüft werden, ob jedes Bild übertragen wurde. Die „Region­ID“ ermöglicht eine einfache Zuordnung der Bildausschnitte bei Multi-ROI-Applikationen. Außerdem wird mit einem Zeitstempel sichergestellt, dass Bilder mehrerer Kameras auch synchron aufgenommen wurden.

Camera Link zukunftsfähig ausgerichtet
Aufgrund der hohen Bandbreite und langjährigen Verfügbarkeit hat Camera Link heute einen signifikanten Marktanteil. Nach wie vor werden zudem zahlreiche neue Komponenten für diese Schnittstelle realisiert. Die Nutzung des „GenCP“-Protokolls vereinfacht die Kameraintegration und reduziert die Integrationszeit. Außerdem stehen erweiterte Möglichkeiten zur einfachen Kontrolle des Kamerastatus sowie zur Überprüfung der Datenintegrität bereit. Somit ermöglichen die LXC-Kameras von Baumer eine hohe Zuverlässigkeit des Bildverarbeitungssystems. Dank Auflösungen von 2 Megapixel bis 25 Megapixel und Bildraten bis 337 Bilder/s erkennen sie bei Inspektionsaufgaben auch feine Details auch bei hohem Durchsatz. Auf Basis moderner Global-Shutter-CMOS-Sensoren erzielen sie eine gute Bildqualität mit hoher Empfindlichkeit. Damit eignen sich die LXC-Kameras gut für anspruchsvolle Anwendungen in der Halbleiter- und Elektronikfertigung, der Messtechnik sowie für die Laborautomation und Verkehrsinspektion. (ih)

Mirko Benz ist als Produktmanager im Vision Competence Center bei Baumer tätig. sales.de@baumer.com

Mirko Benz ist als Produktmanager im Vision Competence Center bei Baumer tätig. sales.de@baumer.com