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Real-time Image Processing with GigE Vision®

GigE Vision® 的全称是 “基于 千兆以太网 机器视觉 ,并指定 用于工业 图像采集与处理 的接口标准 , 它提供了一个 简单实现 工业相机 到现有的 网络系统方案。 使用 千兆位 以太网 标准, 在 UDO / IP 的 通信 是  GigE Vision 的要求。它的 目的是实现 照相机 ,硬件和 软件 制造商之间 的最大兼容性 。 GigE Vision 作为 工业相机 和PC 之间的接口 , 相比老 标准- IEEE 1394 或USB,已成为最受欢迎的且 日益普及的技术 。 往 万兆以太网发展,将将使该技术越来越受欢迎。

GigE Vision Kamera

GigE Vision 标准 是指一般的 软件界面 GenICam 和与一般通用软件进行交流功能 。为了让XML语言被使用, GigE Vision 指定一些 组件 自动 注册 到网络 中,如: IP地址的 配置和 数字照相机的控制和配置 面向连接的 基于 GVCP 协议的 数据 交换。 GigE Vision 的优点是 硬件和实现方法是可 互换的。

从而 ,价格合理的 摄像机 以及 熟悉的 千兆 以太网 的 布线 可用于 图像采集 。 由于 千兆级 以太网 是IEEE 标准 ,因此 可用于 流 和 用于工业 图像处理 不同制造商 的 摄像机。 传输的最大距离 达 100米 ,这是 不可能 用双绞线 通过 上述的 接口来实现的。

Task and solution

在图像处理中 使用 的Windows 操作系统 是必不可少的, 因为 大多数应用 程序 需要Windows操作系统 。 然而 ,开发者 通常 ( 不使用 实时扩展 ) 面临着 可避免的 问题 :

GigE Vision 相机的 个别 数据包 不会 传送 ,从而导致 图像被 损坏或 只是部分 传送。

  • 反应时间由于受到Windows应用程序的影响,会导致其很长且不确定。

一个 过程控制中的案例 ,该过程它 需要一个 » 实时 套件 « 的 摄像头模块来保证工业数据包传送的质量 。在这个过程中对该产品是否达到要求或者不需要在很短的时间内响应进行评估,从而消除在产品生产中取出次品 。 采用实时套件中的摄像头模块很好的解决了这个问题。

为了避免 数据包 丢失, 相机 模块中提供 大尺寸的 内存缓冲区 和实时的 网络驱动程序。 接收 GigE Vision 影像的 反应 立即 发生在 几微秒内的 实时 上下文。 ,激活一个实时任务来触发一个实时响应是能实现的。
对于 特别大的 数据 大小 的处理, 由于 需要高 帧速率, 普通的Windows 机制 无法处理这种 高分辨率的图像

Camera Module

Image acquisition with GigE Vision® cameras in real-time

  • 普通
  • Features

The Camera Module serves as a functional module for capturing image data of industrial cameras according to the GigE Vision® standard in real-time. It provides all necessary functions for detection and management and for creating real-time streams.

Large buffer memory along with real-time network drivers reliably prevent any loss of data packets. The reaction on incoming GigE Vision images takes place instantly in the context of the real-time environment within a few microseconds. In that moment a real-time task can be activated, in order to execute a control reaction instantly. The comprehensive image processing library HALCON of the Munich-based company MVTec GmbH can be also used in real-time, so you can implement powerful solutions.

The Camera Module delivers a data throughput of up to 125 MByte/s due to the real-time based network drivers, that means up to the theoretical maximum.

The results of the image processing can be given to the process even in the real-time context without any delay, e.g. over EtherCAT® or CANopen®. Accordingly, automation solutions can be easily combined with several other themes within the »RealTime Suite«.

The Camera Module needs the Packet Module as a requirement, which is providing the network drivers.

  • Image acquisition with GigE Vision® cameras in real-time, event or request based
  • multiple simultaneous cameras, hot-plugging, error processing, configuration in accordance with GenICam 2.0

General features

  • every GigE Vision® compliant camera is supported
  • connect to multiple cameras
  • hot plugging

Control

  • automatic connection handling
  • full access to camera configuration space
  • read and write camera memory
  • set custom heartbeat timeout
  • start and stop acquistion of images by software
  • set acquisition mode by software
  • GenICam xml configuration file automatically downloaded
  • access to GenICam features to configure your camera
  • error handling

Streams

  • one or more streams per camera possible
  • acquisition of images in real-time
  • high performance acquisition, no unnecessary copying
  • set your own buffer size and buffer count
  • get informed on missed or incomplete images

GenICam features

  • enumerate all categories
  • set and retrieve all accessible camera features like image format, pixel format, frame rate, exposure time and more

Image Processing

  • write your own machine vision application using libraries like HALCON
  • image processing libraries are loaded to kernel mode using the //Kernel Module//
  • processing is done in real-time
  • do operations like: matching, segmentation, 3D matching, OCR and more

Vision Module

Image processing with Vision in real-time

  • 普通
  • Features

The Vision Module complements the RealTime Module and supports industrial cameras compliant with the GigE Vision® standard and thus enables an immediate control reaction when the image has been captured and received by the PC. The widely used image processing library HALCON of MVTec from Munich/Germany is suitable for further processing of image data in real-time*, so that the implementation of powerful solutions is possible. Alternatively, the open library OpenCV can also be used.

*The license must be ordered separately from the company MVTec

  • Real-time image processing – write your own machine vision application using libraries like HALCON™ or OpenCV
  • HALCON or OpenCV image processing library is loaded into real-time context
  • Image processing is done in real-time tasks
  • Automatic parallelization
  • Do operations like: matching, segmentation, 3D matching, OCR, and more
  • After processing, instantly initiate control reaction, e.g. via EtherCAT® Master, CANopen® Master or PLC