Warum Framegrabber für Bildgebungsanwendungen verwenden?

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Das Erreichen eines maximalen Durchsatzes ist eines der entscheidenden Kriterien in der Industrie- und Fabrikautomation. Steigende Sensorauflösungen und Frameraten helfen, das Ziel zu erreichen, bringen aber die Bandbreite an ihre Grenzen und werfen neue Übertragungsfragen auf. Die aktuelle Implementierung von Schnittstellen mit hoher Bandbreite wie 10GigE, direkte Kamera-zu-PC-Verbindungen und eingebettete Systeme veranlassen viele Benutzer von Bildgebungsanwendungen dazu, sich nach der optimalen Anbindung ihrer Kameras in der bestmöglichen Konfiguration zu erkundigen. Der Einsatz von Framegrabbern in industriellen Umgebungen bringt für Hochgeschwindigkeitsanwendungen besondere Vorteile in Bezug auf Geschwindigkeit, Datensicherheit und synchronisierte Verarbeitung für mehrere Kameras.

Der Zweck von Frame Grabbern

Es ist wichtig, die Funktionalität und den Zweck eines Frame Grabbers zu kennen, um besser zu verstehen, ob dieses Gerät für ein bestimmtes Bildgebungssystem und eine bestimmte Anwendung geeignet ist. Im Wesentlichen ermöglicht der Framegrabber die Hochgeschwindigkeitsaufnahme von hochauflösenden Bildern mit speziellen Synchronisationsfunktionen in Echtzeit.

Er verwaltet das Laden der Bilddaten von der Kamera in den Speicher des PCs, indem er die Möglichkeiten des PCI-Busses nutzt. Der Direct Memory Access (DMA)-Controller im Framegrabber vermeidet eine Überlastung der CPU mit Bildübertragungsoperationen, indem er die Bilddaten direkt in den RAM-Speicher des PCs verschiebt oder umgekehrt. Framegrabber übernehmen alle Aufgaben, die für das Verschieben dieser Daten in den und aus dem Speicher erforderlich sind, so dass die CPU für andere Aufgaben frei wird. Sie sind auch in der Lage, die gesamte Bildverarbeitung und jede zusätzliche Manipulation der Bilddaten onboard durchzuführen. Der Framegrabber akzeptiert schnelle Triggerquellen und/oder Encodereingänge, um sich nahtlos mit der Bewegung von Objekten in den Bildaufnahmen zu synchronisieren. Sie ermöglichen viele verschiedene Aufnahmeprozesse und die Verwaltung der Verlangsamung der Bildverarbeitung im Hintergrund von Anwendungsprozessen. Die Bilderfassungskarte kann ein allgemeines Signal „Bild bereit“ an das Signalverarbeitungssystem (SPS) oder andere angeschlossene Geräte übermitteln, um diese Art der Automatisierung zu nutzen, wenn sie z.B. als Output Manager eingesetzt wird.

Die Vorteile von Frame Grabbern

Die großen Vorteile eines Frame Grabbers helfen dabei, die optimalen Ergebnisse für ein Bildverarbeitungssystem zu erzielen, um von der maximalen Geschwindigkeit und dem maximalen Durchsatz zu profitieren.

• Delegation der gesamten Erfassung und E/A-Synchronisierung an ein einziges Gerät
• Verwaltung aller externen Geräte, einschließlich deren Triggerung und Synchronisierung
• Sehr hohe Datenraten von bis zu 25 GB/s
• Der All-in-One-Ansatz bietet viele erweiterte Bildgebungsfunktionen
• Vorverarbeitung und Bildvorbereitung durch den Framegrabber (wie Debayering oder Farbkorrektur)
• Die CPU bleibt für andere Aufgaben frei
• Duale Triggerung ermöglicht Signalsynchronisation für Zeilenscan-Anwendungen für präzise Synchronisation ohne physische Triggerung
• Sehr niedrige Latenzzeiten von weniger als 1µs möglich

Diese Framegrabber-Funktionen bieten sehr einfache Lösungen, um Bildgebungssysteme mit mehreren Kameras in Echtzeit zu verwalten und zu synchronisieren und dabei viele Trigger-Modalitäten gleichzeitig zu verwalten. Fortschrittlichere CoaxPress-Modelle, wie das Euresys CoaXLink Quad 3D-LLE mit seiner integrierten IP, führen 3D-Laserlinienextraktion und Triangulation durch, was ihnen eine präzise Koordination von Laserlinien bei Messaufgaben ermöglicht.

Die anhaltende Bedeutung von Framegrabbern

Schon heute ermöglichen Framegrabber Anwendungen maximale Geschwindigkeiten und Auflösungen für die angeschlossenen Kameras. CoaxLink-Modelle sind der schnellste Weg, um die Kamera mit einem PC zu verbinden und ermöglichen sehr hohe Auflösungen ohne Übertragungslatenz. Lösungen mit hoher Bandbreite und direkter Verbindung, wie sie z.B. in 10GigE-basierten Anwendungen verwendet werden, sind viel langsamer und vollständig auf Netzwerkkarten angewiesen. Die Verwendung eines Framegrabbers beseitigt das Risiko eines Datenverlusts. Onboard-Puffer können Bilddaten vorübergehend speichern, so dass der Framegrabber die Bilder rekonstruieren oder spiegeln kann, bevor er sie an den Host-PC überträgt. Durch die Übertragung der Bilder direkt in den RAM-Speicher stehen sie sofort für CPU- oder GPU-Aufgaben zur Verfügung. Noch wichtiger ist, dass dieses Zusatzgerät alle Schnittstellen, Geräte und Parameter für mehrere Kameras und Systeme auf der Grundlage von Positions- und Timing-Parametern korrekt synchronisiert, während es die Bildvorverarbeitung onboard durchführt und so die CPU entlastet, so dass diese andere Aufgaben übernehmen kann.

4 Kriterien für die Wahl des richtigen Frame Grabbers

Die individuellen Spezifikationen der einzelnen Framegrabber sind der Schlüssel zur Auswahl des richtigen für eine Anwendung, um eine hervorragende Bildgebungsleistung und Systemintegration zu erreichen. Es gibt vier Anwendungskriterien, die Sie bei der Betrachtung der Spezifikationen eines Frame Grabbers berücksichtigen sollten.

1. Kameratyp – Der Framegrabber ist abhängig vom Kameratyp und den folgenden Optionen:
   • Geschwindigkeit des Kamerasensors – Wie schnell ist der Sensor, handelt es sich um einen Flächen- oder Zeilensensor?
   • Farbigkeit – Farbbilder sind größer und benötigen daher mehr Bandbreitenkapazitäten
   • Umgebung – die Umgebung, in der das Gerät verwendet werden soll, ist wichtig.
2. Unterstützte Schnittstelle der Kamera – Die unterstützte Schnittstelle der Kamera bestimmt die Optionen für Framegrabber, da es verschiedene Modelle für alle Arten von Schnittstellen und Verbindungstypen gibt.
3. Anzahl der Kameras – Wie viele Kameras sollen an das Bildverarbeitungssystem angeschlossen werden? Wenn mehrere Kameras unterstützt und synchronisiert werden müssen oder wenn ein Upgrade eines bereits installierten Systems geplant ist, ist es am besten, einen Framegrabber zu erwerben.
4. Software – Der Framegrabber muss mit der Softwareumgebung der Anwendung kompatibel sein.

Alle notwendigen Informationen, um die beste Entscheidung für einen Framegrabber für eine bestimmte Anwendung zu treffen, einschließlich der unterstützten Funktionen, finden Sie in den Datenblättern der Hersteller für jedes Gerät.

Typische Frame Grabber Anwendungen

Framegrabber werden am häufigsten eingesetzt, um maximale Bildübertragungsraten für Hochgeschwindigkeitsanwendungen zu erzielen. Industrielle Inspektionen, Rundfunk und Sport profitieren von der Synchronisierung von (mehreren) Kameras mit geringer Latenz, um eine optimale Bildanalyse aus verschiedenen Blickwinkeln und Perspektiven zu erreichen. Die Qualitätskontrolle in der Produktion auf Hochgeschwindigkeits-Förderbändern ist das häufigste Beispiel dafür, wo Frame Grabber ihre Stärken ausspielen. Sie können die Bildaufnahmen mit den eingehenden Triggern synchronisieren, während sie die Bilder vorverarbeiten, um die Gut/Schlecht-Kriterien eines Produkts zu bestimmen und den Rückweisungsschaltkreisen zu signalisieren, wobei die CPU deutlich entlastet wird. So kann die CPU für die schnellere Verarbeitung anderer Aufgaben zur Verfügung stehen.

Warum Sie einen Frame Grabber für Ihre Anwendung in Betracht ziehen sollten

Wenn Sie eine Hochgeschwindigkeitsaufnahme von hochauflösenden Bildern mit speziellen Synchronisationsfunktionen in Echtzeit benötigen, ist der Frame Grabber die richtige Wahl. Der Framegrabber bietet einzigartige Funktionalitäten für ein Bildgebungssystem. Sie ermöglicht es Anwendungsingenieuren und Systemintegratoren, ein Bildgebungssystem mit fortschrittlicher Erfassungsverarbeitung aufzubauen und gleichzeitig eine sehr zuverlässige und konsistente Bilderfassungspipeline ohne das Risiko eines Datenverlustes zu schaffen. Framegrabber sind bequem und die zuverlässigste Art, eine Kamera an einen PC anzuschließen, insbesondere für hochauflösende Anwendungen, die eine schnelle Datenübertragung und Triggerfunktionen benötigen.