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INDUSTRIELLE AUTOMATION 3/2021

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INDUSTRIELLE AUTOMATION 3/2021

Turbo für die

Turbo für die Datenübertragung Warum das Aufrüsten auf 5G immer wichtiger wird – ein Spezialist gibt Aufschluss Der Schnittstellen-Standard GigE-Vision hat die Leistungsfähigkeit von Industriekameras noch einmal deutlich erhöht. Seit der Initiierung dieses Standards und den ersten GigE-Kameras bietet der Bildverarbeitungsmarkt mittlerweile 5-GigE-, 10-GigE- und sogar 25-GigE-Kameras. Doch was steckt technisch dahinter und was bedeutet das für die Praxis? Neue Sensor-Generationen liefern extrem hochauflösende Bilder mit hohen Bildraten, und in Verbindung mit der rasanten Entwicklung von Kameraschnittstellen stehen Systemintegratoren und Anwender vor einer Unmenge an Möglichkeiten und Konfigurationen. Wo liegen die Grenzen meiner bestehenden Konfiguration? Muss ich meine Kamera, mein Netzwerk oder beides aufrüsten? Wie stelle ich sicher, dass alle Komponenten reibungslos zusammenarbeiten? Klaus Mählert, Portfoliomanager für Kameras und Bilderfassung bei Stemmer Imaging gibt eine Orientierungshilfe und Antworten auf die wichtigsten Fragen rund um GigE- Kameras. Das Interview führte Dipl.-Ing. (FH) Nicole Steinicke, Ltd. Chefredakteurin, INDUSTRIELLE AUTOMATION Herr Mählert, der Interface-Standard Gigabit-Ethernet, kurz GigE, hat sich in den letzten Jahren in Anwendungen der industriellen Bildverarbeitung etabliert. Warum brauchen wir GigE und was ist das Besondere daran? Im Jahr 2006, als die Nachfrage nach höheren Bildraten und schnellerer Datenübertragung immer weiter gestiegen ist, wurde der GigE-Vision-Standard von einem Komitee aus zwölf Unternehmen initiiert. Dieser ermöglicht die Erfassung von hochauflösenden Bildern und deren Übertragung über bestehende Ethernet- Netzwerkkabel mit einer Länge von bis zu 90 m. Er hat sich weitgehend durchgesetzt und ermöglicht den Anschluss mehrerer Kameras an einen einzigen PC. Das Tolle daran ist, dass aufgrund der Powerover-Ethernet-Technologie ein einziges Kabel für die Stromversorgung, Konfiguration und Steuerung der Kamera verwendet werden kann. Obwohl in der Zwischenzeit neue Schnittstellen etabliert wurden, haben sich Kameras mit GigE-Vision-Schnittstelle über viele Jahre hinweg behauptet, vor allem aufgrund der flexiblen Netzwerktopologien und Kabellängen. Seit 2011 unterstützt die heute aktuelle Version 2.0 die Ethernet NBase-T-Technologie mit 5, 10 und 25 Gbit/s sowie zusätzliche Funk tionen wie die Synchronisation mit PTP (IEEE1588) und Bildkompression. Reichen die Möglichkeiten des Gigabit- Tempos nicht mehr aus, kommt der Standard NBase-T ins Spiel. In welchem Leistungskorridor bewegen wir uns damit und was hat zu den neuen Entwicklungen von Kameras mit GigE-Schnittstelle auf Basis der NBase-T-Technologie geführt? 1 GigE bietet eine maximale Übertragungsrate von 115 MB/s, was für die älteren CMOS- und CCD-Sensoren vollkommen ausreichend war. Die neuesten CMOS- Sensoren von ON Semiconductor und Sony bieten hingegen unglaublich hohe Auflösungen und sind außerdem sehr schnell. Immer mehr Anwendungen erfordern Bilddaten mit einer Bit-Tiefe von 10 Bit oder mehr und in Farbe, was die Datenmenge verdreifacht. Daher werden die Datenraten auf bis zu 595, 1 100 MB/s und sogar darüber hinaus gesteigert. Parallel dazu hat dank der rasant weiterentwickelten 44 INDUSTRIELLE AUTOMATION 03/2021 www.industrielle-automation.net

Die Kombination der 5GigE-Technologie und dem Betriebssystem TurboDrive erzielt eine ähnliche Leistung wie 10 GigE Netzwerktechnologie NBase-T Einzug in den Bildverarbeitungsmarkt gehalten. Inzwischen sind Kameras mit 5, 10 oder sogar 25 GigE verfügbar. In den gängigen Bildverarbeitungsanwendungen mit erhöhten Anforderungen setzen wir von Stemmer Imaging auf die Vision-Schnittstelle Genie Nano-5GigE von Teledyne Dalsa, einem der führenden Anbieter in der Bildverarbeitungsindustrie. Hier würde ich gerne einmal nachhaken. Warum setzen Sie ausgerechnet auf die Genie Nano-5GigE von Teledyne Dalsa? Die Genie Nano-5GigE hat den großen Vorteil, dass sie in Kombination mit der TurboDrive-Technologie von Teledyne Dalsa Übertragungsraten ermöglicht, die sich den Datenraten von 10-GigE-Kameras deutlich nähern. 10-GigE-Kameras werden allerdings etwas heißer und sind größer. Daher ermöglicht die Kombination eine ähnliche Leistung wie 10 GigE bei bis zu 90 m Kabellänge. Beispielsweise verfügt die Genie Nano-5G 8100 über einem ONSemiconductor XGS-Sensor mit einer Auflösung von 45 MP und bietet eine Bildfrequenz von bis zu 19,3 Bildern/s, ohne dass die bestehende Ethernet- Infrastruktur aufgerüstet werden muss. Sie haben die Betriebsart „TurboDrive“ erwähnt. Können Sie erklären, welche Möglichkeit sich durch ihren Einsatz ergibt? TurboDrive ist eine Betriebsart mit der die Gigabit-Ethernet-Geschwindigkeitsgrenze von typischerweise 595 MB/s auf bis zu 985 MB/s angehoben werden kann. Es ermöglicht einer GigE-Vision- Kamera, Pixel-Informationen mit einer Rate von mehr als 150 % der GigE-Bandbreite zu senden und die Zeilen- und Bildraten über die nominale Link-Kapazität hinaus zu beschleunigen. Dennoch lassen sich alle Vorteile von GigE-Netzwerken, wie Komponenten und Protokolle für den Massenmarkt und die Ethernet-Technologie, für eine schnelle und kostengünstige Kommunikation nutzen. Darüber hinaus unterstützt Stemmer Imaging die Betriebsart auch innerhalb der CVB CameraSuite, die kostenlos im Lieferumfang aller bei uns beziehbaren GigE-Vision- und USB3-Vision-kompatiblen Kameras enthalten ist. CameraSuite ermöglicht die interaktive Parametrierung und Konfiguration der Kameras mit den GenI Cam-Funktionen „Neue GigE-Vision-Kameras werden den Anforderungen an die Bilderfassung mit immer höheren Auflösungen und Bildraten gerecht in Kombination mit einer schnellen und zuverlässigen Bildaufnahme. Abschließend eine letzte Frage, Herr Mählert: Welchen Mehrwert bietet ihr Unternehmen im Zusammenhang mit 5-GigE-Kameras? Die Entwicklung von Sensor-, Kameraund Netzwerk-Technologien zeigt, dass der Einsatz kompatibler Technologien klare Vorteile bietet. Wir bei Klaus Mählert ist Portfoliomanager für Kameras und Bilderfassung bei Stemmer Imaging in Puchheim Anzeige MILLISEKUNDEN zum Ergebnis VIS-VISION für die QS www.optometron.de Stemmer Imaging stellen sicher, dass alle Kameras umfassend getestet werden, um eine optimale Sensorleistung zu gewährleisten. Außerdem prüfen wir, ob die Netzwerkkarten zuverlässig funktionieren und mit der erforderlichen Geschwindigkeit und Infrastruktur kompatibel sind. Kurz gesagt, wir sorgen dafür, dass die Anwender stets die richtige Kamera und die richtige Konfiguration für ihre Aufgabe erhalten. Und wir testen alles vollständig, um sicherzustellen, dass alle Komponenten reibungslos und fehlerfrei zusammenarbeiten. Beispielsweise können wir ein Inspektionsnetzwerk mit mehreren Kameras, die alle von einer einzelnen Workstation angesteuert werden, einrichten. Alternativ lassen sich auch mehrere Workstations konfigurieren, die alle in der Lage sind, jede Kamera im Netzwerk zu überwachen. Bilder: Stemmer Imaging, Schmuckbild: coffeekai – stock.adobe.com/ www.stemmer-imaging.com

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