Synchronisierung von SMARTEK Vision® Kameras mit einer externen Triggerquelle

Dieser Anwendungshinweis erklärt, wie Sie mehrere SMARTEK Vision® GigE Vision Kameras über einen Hardware-Trigger synchronisieren und einzelne Bildströme mit der Viewer-Anwendung anzeigen können. Die Bildaufnahme kann durch eine steigende oder fallende Flanke gesteuert werden, die Spannung für High (logisch 1) muss zwischen 2,2 und 24 VDC liegen.

1. Hardware-Einrichtung

In einem ersten Schritt wird die Hardware-Einrichtung, z.B. die Verkabelung der Kameras, vorgenommen. Die Stromversorgung der Kameras wird in dieser Application Note nicht explizit erwähnt, bitte lesen Sie dazu das Benutzerhandbuch oder die Schnellstartanleitung. Je nach Kameramodell können Sie PoE oder den IO-Anschluss zur Stromversorgung der Kamera verwenden.

1.1 Verdrahtung von General Purpose IOs

Die Kameras sind mit einem Power- und I/O-Interface ausgestattet. Über diese Schnittstelle bieten die Kameras Zugang zu zwei digitalen Eingangs- und zwei digitalen Ausgangsleitungen. Die Eingangsleitungen werden verwendet, um die Kamera mit einem externen Signal auszulösen. Die Ausgangsleitung kann verwendet werden, um eine zweite Kamera oder ein anderes Gerät auszulösen. Je nach Kameratyp gibt es zwei verschiedene Arten von Anschlüssen. Die Gehäusekameramodelle verwenden einen 12-poligen runden Hirose-Stecker (HR10A-10P-12S). Der Anschluss und die Pin-Belegung für Gehäusekameras sind hier abgebildet:

EIAJ (Hirose-kompatibel) 12-polig	1 – Strom GND	5 – Eingang 2 –	9 – Ausgang 2-
	2 – 10-24V DC Eingang	6 – Eingang 2 +	10 – Ausgang 2+
	3 – Ausgang 1 –	7 – Eingang 1 +	11 – Eingang 1 +
	4 – Ausgang 1 +	8 – Eingang 1 –	12 – Eingang 1 –
Typ: Molex Picoblade (53398-1071) 10 Pin	1 – 10-24V DC Eingang	5 – Ausgang 1 +	9 – Ausgang 2-
	2 – Strom GND	6 – Ausgang 1 –	10 – Ausgang 2+
	3 – Ausgang 2 +	7 – Eingang 1 +
	4 – Ausgang 2 –	8 – Eingang 1 –

Im folgenden Zusammenhang werden die Eingänge 1+ und 1- verwendet, um jede Kamera auszulösen. Die Betriebsspannung für den Eingang liegt zwischen +0 und +24 VDC, wobei eine Spannung zwischen 0 und 1,4 VDC eine logische 0 und eine Spannung über +2,2 VDC eine logische 1 darstellt. Die Stromaufnahme für jede Eingangsleitung liegt zwischen 5 und 15 mA. Eine Zusammenfassung finden Sie in 1.

Ein Schaltplan für zwei (oder mehr) Kameras ist in 2 dargestellt, wobei IO c +/- das Triggersignal vom Gerät, das den Trigger sendet, darstellt, IO c+ das Signal führt und IO c- Masse ist:

1.2 Einrichten der Ethernet-Verbindung

Die Ethernet-Schnittstelle ermöglicht den Zugriff auf die Konfiguration der Kamera und wird auch für die Übertragung von Bilddaten verwendet. Der Anschluss ist eine standardisierte RJ45-Buchse.

Um die optimale Leistung mit den Kameras zu erreichen, ist die richtige Wahl der Hardware und deren Konfiguration entscheidend. Bitte lesen Sie im Benutzerhandbuch nach, wie Sie die Netzwerkkarte einrichten und Jumbo Frames aktivieren.

Wenn Sie mehrere Kameras in einem System verwenden, können Sie sie entweder alle einzeln an Ihren PC anschließen, indem Sie Netzwerkkarten (NIC) mit mehr als einem Anschluss oder mehrere NICs verwenden. Außerdem kann eine Netzwerkeinrichtung mit einem Switch verwendet werden. Der Vorteil eines Switches ist die geringere Kabellänge und der Bedarf an nur einem Ethernet-Port auf der PC-Seite. Ein Nachteil ist, dass die Bandbreite zwischen Switch und PC in diesem Fall mit allen Kameras geteilt wird und somit der Engpass ist, der auf die Bandbreite eines Ports beschränkt ist. Zu viele Bilddaten könnten kollidieren oder verloren gehen. Daher muss die Transport Layer Control korrekt eingerichtet werden, wie im Kapitel Erweiterte Konfiguration beschrieben.

2. Software-Einrichtung

2.1 Grundlegende Einrichtung

Nachdem Sie die Kameras verkabelt haben, müssen Sie die Software einrichten. In dieser Anleitung wird der GigE Vision Client als Teil des SMARTEK GigEVisionSDK verwendet, um die Kamera zu konfigurieren und mehrere Bildströme anzuzeigen.
Starten Sie den GigE Vision Client und stellen Sie eine Verbindung zu den Kameras her (bitte lesen Sie in der SMARTEK Schnellstartanleitung nach, wie Sie das SDK installieren und die IP-Adresse festlegen). Wenn die Kamera mit dem PC verbunden ist, wird die Kontrollschaltfläche grün angezeigt.

Wenn Sie mit zwei oder mehr Kameras verbunden sind, werden die Einstellungen auf diejenige angewendet, die in der Geräteliste ausgewählt ist (blau oder grau unterlegt).

Um die Bildströme aller Kameras einzeln anzuzeigen, wählen Sie jede Kamera in der Geräteliste aus (1) und klicken Sie auf die Schaltfläche Floating Display Enable (2). Sofort öffnet sich ein neues Bildanzeigefenster, das mit dem Kameratyp, der MAC-Adresse und der IP-Adresse benannt ist (3).

2.2 Konfigurieren der Kameras

Zum Konfigurieren der Kameras wird das Fenster „Geräteeigenschaften“ verwendet. Stellen Sie die Sichtbarkeit im Fenster „Geräteeigenschaften“ auf „Guru“.

In der Sektion „TriggerSelector“ können Sie verschiedene Trigger-Betriebsarten auswählen:

• „AcquisitionStart“: Startet die Erfassung wie im Abschnitt „AqusitionMode“ konfiguriert. Dieser Modus wird verwendet, um z.B. eine kontinuierliche (AcquisitionMode=Continuous) Erfassung mit dem ersten Triggersignal zu starten, alle weiteren Triggersignale werden danach ignoriert. Sie müssen die Erfassung per Software stoppen.
• „FrameStart“: Startet die Erfassung eines Einzelbildes
• „FrameBurstStart“: Startet die Erfassung mehrerer Bilder; die Anzahl der Bilder wird in der Eigenschaft „AcquisitionBurstFrameCount“ festgelegt.

Jeder Triggermodus von „TriggerSelection“ kann individuell konfiguriert werden, alle sind parallel gültig. Sie können mit „TriggerMode“ = „On“/„Off“ ein- und ausgeschaltet werden.

Stellen Sie sicher, dass nur ein TriggerMode auf „On“ eingestellt ist. Andernfalls können sich die verschiedenen Trigger gegenseitig stören und zu unerwünschten Ergebnissen führen.

Damit Sie mit jedem Triggersignal ein Bild aufnehmen können, muss der Trigger „FrameStart“ im Abschnitt „TriggerSelector“ wie folgt konfiguriert werden:

Akquisitionsstart: Kontinuierlich
Trigger Selector: FrameStart
TriggerMode: On
TriggerLine: Leitung 1 (wenn Leitung 2 entsprechend verdrahtet ist: Leitung 2)
TriggerActivation: Je nach Ihrem Signal „steigende Flanke“ oder „fallende Flanke“

Stellen Sie sicher, dass die Belichtungszeit kürzer ist als die Zeit zwischen zwei Auslösesignalen. Triggersignale, die während der Belichtung eintreffen, werden ignoriert.

Konfigurieren Sie alle Ihre Kameras mit den aufrechten Parametern und starten Sie den Bildstrom, indem Sie auf die Schaltfläche „Start“ klicken. Nun erhalten Sie bei jedem Auslösesignal ein Bild von jeder Kamera.
Um die Parameter auf der Kamera zu speichern, stoppen Sie den Bildstrom, indem Sie auf die Schaltfläche „Stopp“ klicken und zu „UserSetControl“ gehen:

2.3 Erweiterte Konfiguration (über einen Switch)

Wenn mehrere Kameras über einen Switch mit dem PC verbunden sind, kann es je nach Anzahl der Kameras und der Bildgröße zu Bandbreitenproblemen kommen. Gehen Sie daher im Fenster „Geräteeigenschaften“ in den Abschnitt „TransportLayerControl“. Unter „GevStreamChannelSelcetor“ können Sie die Parameter GevSCPD und GevSCFTD einstellen.
Verwenden Sie den Parameter GevSCFTD, um eine Verzögerung zwischen der Bildaufnahme und der Bildübertragung an den PC einzustellen. Alle Bilder werden zu dem Zeitpunkt aufgenommen, zu dem der Trigger eintrifft, können aber auch nacheinander übertragen werden, indem Sie die Verzögerung entsprechend erhöhen.

Nachfolgend ein Beispiel für 5MP-Kameras:

Die Bandbreite zwischen Switch und PC beträgt 1GBit/s = 125MB/s.
Aufgrund des Overheads können etwa 100MB/s verwendet werden, um eine große Sicherheitsmarge zu haben.
Ein 5MP-Bild mit 8bit Pixeltiefe hat etwa 5 MB
Die Übertragung eines Bildes benötigt 5 MB ./. 100 MB/s = 50ms

Für die erste Kamera muss der GevSCFTD auf 0 gesetzt werden, für jede weitere Kamera sollte er in diesem Fall um 50ms erhöht werden. Die Kamerakonfiguration sieht dann wie folgt aus: