Die Erreichung des maximalen Durchsatzes ist eines der Kernziele von visueller Bildverarbeitung in der Produktionsautomatisierung und industriellen Inspektion. Auf Sensorseite sorgen steigende Auflösungen und immer höhere Bildraten für eine hohe zu übertragende Datenmenge.
Während früher die Sensorleistung den Durchsatz begrenzte, sind nun oft Schnittstellen wie Gige Vision oder USB3 der Flaschenhals einer Anwendung. Erst mit Hochgeschwindigkeits-Interfaces wie Coaxpress können Nutzer die Möglichkeiten moderner Imaging-Sensoren vollständig ausschöpfen und damit die maximale Performance in ihren Anwendungen erreichen. Für den Einsatz von Coaxpress-Kameras in Vision-Applikationen gibt es eine Reihe von Gründen. Der erste betrifft die Bandbreite: Coaxpress verbindet eine Kamera über einen Framegrabber mit einem PC.
Der Coaxpress-Standard realisiert eine direkte Verbindung zwischen der Kamera und dem Frame Grabber, womit immer die komplette Bandbreite für die Bilddaten eines Endgerätes zur Verfügung steht. Der Coaxpress-Standard ist in sechs Geschwindigkeitsstufen verfügbar (CXP1 bis CXP 6). Mit bis zu vier nutzbaren Kanälen ermöglicht CXP-6 eine Bandbreite von 6,25 Gbps je Kanal, erreicht also maximal 25 Gbps Übertragungsgeschwindigkeit. Coaxpress‘ CXP-6 ist damit die aktuell schnellste und leistungsstärkste Schnittstelle am Markt.
Die Kabellängen: In vielen Anwendungen reichen die 5 bis 7 m USB-Verbindung oder auch begrenzte Ethernet-Kabel nicht aus. Wer längere Kabelverbindungen benötigt, sollte eine Coaxpress-Kamera evaluieren. Coaxpress-Kameras werden mit Koaxialkabeln an den Framegrabber angeschlossen. Bei höchster Geschwindigkeit und höchster Qualität sind unter CXP-6 bis zu 40 Meter zwischen dem Framegrabber als Host und der Kamera als Device ohne Qualitätseinbußen möglich. Unter CXP1 bis CXP5 sind sogar bis zu 100 Meter möglich, mit Adaptern können in allen Geschwindigkeiten auch längere Verbindungen von mehr als 100 Metern realisiert werden.
Plug & Play: Coaxpress nutzt sowohl für die Stromversorgung wie auch für das Datenprotokoll ein einziges Kabel und sorgt so für eine unkomplizierte Verbindung mit wenig Kabelsalat. Für die Datenübertragung nutzen Coaxpress ist ein von der Japan Industrial Imaging Association (JIIA) geführter Standard, welcher darüber an den Genicam-Standard geknüpft und den gängigen Vision-Normen entspricht.
Coaxpress stellt zwischen Host und Device eine einfache xml-Datei mit allen Kameraparametern zur Verfügung, die für grafische Benutzeroberflächen genutzt werden kann. So wird eine einfache und unkomplizierte Konnektivität hergestellt. Es ist keine extra Kontroll-Software notwendig und alle Einstellungen sind über den Framegrabber steuerbar.
Bis zu 16 Kameras lassen sich mit einem
Coaxpress-System miteinander vernetzen
Multiple Synchronisation: An ein Coaxpress-System können über den Framegrabber mühelos mehrere Kameras angeschlossen werden. Aktuell können bis zu 16 Kameras miteinander vernetzt und gesteuert werden.
Der Vorteil von Coaxpress und in Verbindung mit einem Framegrabber liegt darin, dass die Kameras sehr präzise und mit nur sehr geringen Latenzen synchronisiert werden können. Die Synchronisation wird rein über den Framegrabber realisiert und benötigt kein zusätzliches Triggersignal, wie dies bei USB3 und GigE der Fall ist.
Ethernet-Lösungen über den PC gestalten sich häufig äußerst kompliziert und Hardware-Trigger erzeugen teils sehr hohe Latenzen. Die genaueste Steuerung und Synchronisation mehrerer Kameras erfolgt über Framegrabber und angeschlossene Coaxpress-Kameras.
Anspruchsvolle Anwendungen: Gerade in Applikationen, in denen es darauf ankommt, dass der Zeitpunkt der Bildaufnahme bei mehreren Kameras exakt gleich ist, eignet sich der Einsatz von Coaxpress-Geräten. Soll zum Beispiel in der industriellen Inspektion ein sich schnell über ein Förderband bewegtes Objekt aus mehreren Perspektiven aufgenommen und ausgewertet werden, ist das präzise Triggern aller Kameras und die exakte Synchronisation zwischen den Geräten entscheidend für eine hochwertige Bildaufnahme und Analyse.
Zukunftsfähigkeit: Seit 2010 hat sich der Coaxpress 6-Standard (CXP-6) im ersten Entwicklungszyklus mit 6,25 Gbps Übertragungsgeschwindigkeit je Kanal am Markt etabliert. Die existierende Technik und die Kameras werden zunehmend günstiger und bewegen sich mittlerweile auf Cameralink-Niveau.
In naher Zukunft wird der weiterentwickelte Coaxpress 12-Standard mit einer verdoppelten Datenrate erhältlich sein. Mit dann bis zu 50 Gbps Bandbreite kann die Kameraleistung extrem ausgeschöpft werden, bereits 1-Kanal-Schnittstellen erreichen dann höhere Werte als heute 10 Gige Vision. Die Coaxpress-12-Technologie bietet also eine günstige, unkomplizierte und vor allem robuste Perspektive für anspruchsvolle Hochgeschwindigkeitsanwendungen.
Coaxpress-Kameras eignen sich damit sehr gut für hohe Geschwindigkeiten, eine hohe Bildqualität und die Datenübertragung über große Distanzen. Die einfache Konnektivität über einen Framegrabber ermöglicht stabile Verbindungen ohne eine zusätzliche Kontrollsoftware. Die präzise Synchronisation mehrerer Kameras ohne externe Hardware ermöglicht eine hohe Analysequalität und damit völlig neue Perspektiven in der Inspektion und Überwachung industrieller Szenarien.
Mit einer künftigen maximalen Datenrate von 50 Gbps ist Coaxpress gut für kommende Hochgeschwindigkeitsanwendungen und sich weiter erhöhende Auflösungen, Bild- und Durchsatzraten geeignet. ■
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