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和面向连接的基于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。

Machine vision in real time

任务和解决方案

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Kithara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,在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。对于特别大的数据包大小的处理,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

机器视觉实时

模块

Real-time machine vision with the modular system of Kithara RealTime Suite consists of the following components:

相机模块

GigEVision®和USB3Vision®摄像头实时图像采集

  • 普通
  • 特征

相机作为一个功能模块,用于实时根据GigEVision®或USB3Vision®标准捕捉工业相机的图像数据。 它提供了检测和管理以及创建实时流的所有必要功能。

大容量缓冲存储器以及实时网络驱动器可靠地防止数据包丢失。GigE或USB3视觉影像传入后在几微秒钟内即时在实时环境中发生反应,所触发即时的实时任务可以用来执行即时控制反应。

由于基于实时的网络驱动程序,相机模块可根据接口和系统配置实现最大的数据吞吐量,甚至可以达到理论上的最大值。有关图像数据的实时处理,请参阅视觉模块。

即使在实时环境中,图像处理也可以在没有任何延迟的情况下给出结果,例如,通过EtherCAT®或CANopen®。因此,自动化解决方案可以轻松地与Kithara RealTime Suite中的其他几个功能结合使用。

相机模块分别需要网络模块用于GigE Vision和USB实时模块用于USB3 Vision。

  • 使用GigEVision®摄像头实时的以事件或请求为基础进行图像采集
  • 多个同步摄像头,热插拔,错误处理,符合GenICam 2.0的配置

一般特征

  • 支持每个GigEVision®兼容相机
  • 连接多台摄像机
  • 热插拔

控制

  • 自动连接处理
  • 完全访问相机配置空间
  • 读取和写入相机内存
  • 设置自定义heartbeat超时
  • 启动和停止通过软件获取图像
  • 通过软件设置采集模式
  • GenICam XML配置文件自动下载
  • 访问GenICam标准功能配置您的相机
  • 错误处理

Streams

  • 每个摄像机可能有一个或者多个流
  • 实时获取图像
  • 高性能采集,不需要复制
  • 自设缓冲区大小和缓冲区数量
  • 提示遗漏或者不完全图像

GenICam功能

  • 枚举所有类别
  • 设置和检索所有可访问的相机功能,如图像格式,像素格式,帧频,曝光时间等

图像处理

  • 使用Halcon等库来编写自己的机器视觉应用程序
  • 将图像处理库加载到内核模式中
  • 实时完成图像处理
  • 执行操作:匹配,分割,3D匹配,OCR等等

Halcon Extension

Real-time image processing with Halcon

  • Common
  • Features

Halcon by Munich company MVTec is a program library with algorthms for image processing and machine vision. It includes its own integrated development environment HDevelop as well as over 2000 operators. The Halcon Extension allows for the implementation of this program library into the Kithara real-time system. This enables the triggering of immediate control reactions to processed images as well as their integration into automation systems with EtherCAT or CANopen.

The Halcon license needs to be acquired separately from MVTec.

  • Real-time image processing with Halcon
  • Over 2000 operators
  • Integrated development environment HDevelop
  • Automatic parallelization
  • Execute the HDevEngine directly from the real-time context
  • Immediate control reaction to processed image data, for example with EtherCAT or CANopen
  • Supports Halcon Versions 10 to 13 as well as 18.11
  • the Halcon license needs to be acquired by MVTec
  • The Halcon Extension is part of the Library Module

OpenCV Extension

Real-time image processing with OpenCV

  • Common
  • Features

OpenCV is a free program library with algorithms for image processing and machine vision. Among others it includes algorithms for face recognition, 3D functionality, hair segmentation, various fast filters as well as functions for camera calibration. The OpenCV Extension allows for the implementation of this program library into the Kithara real-time system. This enables the triggering of immediate control reactions to processed images as well as their integration into automation systems with EtherCAT or CANopen.

  • Real-time image processing with OpenCV
  • Algorithms for face recognition, 3D functionality, hair segmentation, various fast filters as well as functions for camera calibration
  • Automatic parallelization
  • Immediate control reaction to processed image data, for example with EtherCAT or CANopen
  • Supports OpenCV Versions OpenCV 3.0, 3.4 und 4.1
  • The OpenCV Extension is part of the Library Module

EtherCAT®与Safety over EtherCAT®是由德国倍福自动化有限公司( Beckhoff Automation GmbH )授权许可的注册商标和获得专利保护的技术。
CANopen®CAN in Automation e. V.的一个注册商标。
GigE Vision®Automated Imaging Association的一个注册商标。
USB3 Vision®Automated Imaging Association的一个注册商标。