Auspacken, anschließen, funktioniert?

Redakteur: Gerd Kucera

GenICam steht für Generic Interface for Cameras. Das bezeichnet eine Programmierschnittstellenvereinbarung zum unkomplizierten Anschluss von Kameras unterschiedlicher Herkunft. Kameras mit verschiedenen Hardware-Interfaces wie IEEE 1394 oder Gigabit-Ethernet-Vision sollen so ohne Softwareänderungen in der Applikation austauschbar sein. Das hat funktionelle Einbußen, fürchten Kritiker. Im vorliegenden Beitrag skizzieren Experten von Leutron Vision die technischen Vorteile von GenICam aus Hersteller- und Anwendersicht und was sie für das Wettbewerbsumfeld bedeuten.

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Bilder: Leutron Vision
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( Archiv: Vogel Business Media )

Hersteller von Festplatten machen es vor: Sie haben mit IDE/ATAPI einen Interface-Standard geschaffen, über den sich jede beliebige Festplattenmarke in ein beliebiges Rechnersystem integrieren lässt. Das kann auch bei Kameras für die industrielle Bildverarbeitung (IBV) funktionieren, waren sich weltweit etablierte Produzenten von Bildverarbeitungskomponenten wie Kameras, Frame-Grabber und Softwarebibliotheken einig und riefen die Standardisierungsinitiative GenICam ins Leben, der mittlerweile 20 Firmen angehören. Sind die beiden Branchen Computertechnik und IBV denn miteinander vergleichbar? Immerhin erzielt die deutsche IBV-Branche ihren größten Umsatzbrocken mit anwendungsspezifischen Lösungen. Da denkt man bei Standardisierungsbestrebungen sofort an einen Spagat.

„Nein, das widerspricht sich ganz und gar nicht“, begründet Meinrad Simnacher, Geschäftsführer der Leutron Vision GmbH, „da individuelle IBV-Lösungen mit möglichst vielen Standardkomponenten realisiert werden sollten, um kostengünstige und zukunftsorientierte Systeme anbieten zu können. Das vereinfacht das System. Der Integrator muss sich nicht mehr um die technischen Probleme bei der Integration der Kamera ins System kümmern, sondern kann sich auf seine Hauptaufgabe, nämlich das Lösen des Kundenproblems konzentrieren.“

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Die zahlreichen Kameras, die heute in der Bildverarbeitungspraxis eingesetzt werden, lassen sich zwar in vergleichbarer Weise konfigurieren – bestimmte Parameter werden in Register gelesen und abgelegt – allerdings unterscheiden sich die verwendeten Protokolle, Formate und Register-Adressen von Hersteller zu Hersteller. Baut heute ein Kameraproduzent neue Eigenschaften in sein System, so muss das von den IBV-Bibliotheksherstellern aktiv unterstützt werden. Ansonsten kann es vorkommen, dass der Kameraanbieter einen Teil seiner möglichen Kunden nicht erreicht, weil er vielleicht an eine Bibliothek gebunden ist, die das Feature noch nicht berücksichtigt.

Hardwarehersteller spart Kosten für Treiberanpassungen

„Als Hersteller von industriellen Hardwarekomponenten wie Kameras und Frame-Grabber bieten wir zwar keine Bildauswertesoftware an“, sagt Simnacher, „stattdessen unterstützen wir aber mit unseren Treibern die wichtigsten Softwarepakete wie Halcon oder Neurocheck. Der Entwicklungsaufwand und die Investitionen waren hierfür bisher sehr hoch. Alle Beteiligten mussten sich immer wieder eng abstimmen, damit die unterschiedlichen Versionen kompatibel und zuverlässig zusammenarbeiten. Wir erhoffen uns von GenICam eine klar definierte Schnittstelle zu den Softwarepaketen, sodass unsere Produkte ohne weitere Anpassungen eingesetzt werden können.“

Mit GenICam soll jedes neue Merkmal einer Kamera unter jeder Bildverarbeitungssoftware sofort zur Verfügung stehen. Die Schnittstelle stellt eine universelle (generische) Sprache dar, die Kamerafunktionen beschreibt, ganz gleich von welchem Hersteller die Kamera stammt und welcher Kommunikationsstandard verwendet werden soll.

„Mit GenICam ist die Beschreibung der Kamerafunktionen öffentlich in einem so genannten XML-File, sprich Descriptor File, abgelegt, der als maschinenlesbares Manual verstanden werden kann“, erklärt Stefan Thommen, Entwicklungsleiter und Vorstandsmitglied der Schweizer Leutron Vision AG. Über einen Standardmechanismus lässt sich zum Beispiel abfragen, ob eine bestimmte Kameraeigenschaft wie Gain, also Verstärkung, vorhanden ist und wie dessen Wertebereich aussieht. Das wird dann bestimmten Memory-Zellen zugewiesen etwa der Zelle 1001. Wenn diese dann geschrieben wird, weiß man, dass die Verstärkung verstellt wird, egal ob das Register in einer Firewire- oder GigE-Kamera sitzt. Das einzige, was sich ändert ist der Transportmechanismus.

Anpassung an unterschiedliche Transportschichten

Wie muss man es der Kamera mitteilen, dass das Register 1001 geschrieben werden soll? GenICam kann an unterschiedlichste Transportschichten angepasst werden etwa an Gigabit Ethernet (GigE), Firewire oder CameraLink. Hierfür benötigt man einen kleinen Softwareadapter, der mittels Read- und Write-Registerfunktionen Zugang zu den Konfigurationsregistern der Kamera gewährt. GenICam umfasst zwei Hauptmodule: GenApi zur Konfiguration von Kameras und GenTL für den Bildeinzug. „Zur Fachmesse VISION 2006 im Herbst wird das abschließende Release des GenApi zusammen mit GigE Vision zur Verfügung stehen“, meint Thommen.

Zu den großen Pionieren in Sachen GenICam gehört Leutron Vision. „Wir demonstrierten als einer der ersten Grabber- und Kamerahersteller bereits auf der Fachmesse VISION 2005 das Modul GenTL. Über den CameraLink-Framegrabber haben wir Kameras von unterschiedlichen Herstellern automatisch detektiert, und per Api-Modul konnten die wichtigsten Kameraeigenschaften hersteller- und modellunabhängig kontrolliert werden“, berichtet Thommen weiter. Dieses Jahr wird Leutron Vision die PicSight-Kamerafamilie mit integrierter GenICam-Programmierschnittstelle und GigE-auf der VISION 2006 präsentieren.

Doch warum engagiert sich ein Kamerahersteller im GenICam-Standardisierungsgremium? „Wir wollten unser wertvolles Know-how aus 27 Jahren Erfahrung im Frame-Grabber-Geschäft mit hineinbringen und den Standard mitgestalten. Außerdem fühlen wir uns durch die Mitarbeit in der Lage, den Standard besonders effektiv, schnell und auch korrekt umzusetzen. Hierin sehen wir einen Wettbewerbsvorteil, denn ich kann mir vorstellen, dass es bei einigen Herstellern zu Anlaufschwierigkeiten kommen wird“, vermutet Simnacher.

Kritische Zungen behaupten unterdessen, der Standard könne nicht genügend Funktionen und Betriebsarten abdecken. GenICam-Spezialist Thommen meint dazu: „Ein Standard kann nie alles abdecken. Er basiert immer auf Kompromissen und einem gemeinsamen Nenner. Mit dem GenICam-Standard wurde diesbezüglich aber gute Arbeit geleistet. Doch gibt es unter GenICam auch die Möglichkeit, firmeneigene Features einzubauen, falls man sich mit einer speziellen Funktion von der Konkurrenz abheben möchte.“

Wie aber steht es dann um die Kompatibilität? „Software, die über ein User-Interface bedient wird, ist immer noch kompatibel. Das User-Interface kann die Information über die speziellen Features abfragen und seine Dialoge entsprechend anpassen“, erklärt Thommen.

Kürzere Entwicklungs- und Produktzykluszeiten

Sind Produkte einfach austauschbar, wird der Wettbewerbskampf härter. Die Firmen müssen sich durch andere und am besten ganz neue Vorzüge abgrenzen. Doch offensichtlich sehen das IBV-Komponentenhersteller wie Leutron Vision positiv: „Unsere Produkte sind von hoher Qualität. Mit unserer internationalen Ausrichtung können wir entsprechende Stückzahlen produzieren, um so mit vorteilhaften Preisen wettbewerbsfähig zu sein. Dennoch sind wir klein und flexibel genug, durch kurze Kommunikations- und Entscheidungswege, spezielle Lösung bieten zu können“, meint Simnacher.

Eine kurzfristige Sichtweise sei bei der Standardisierungsbestrebung eher nicht angebracht. Denn auf lange Sicht spare der Kamerahersteller die Kosten, die er bisher in Entwicklung und Wartung von Treibern für die unterschiedlichsten Softwarepakete zur Bildauswertung stecken musste. „Die Produktpflege wird einfacher und die Unterstützung der Kunden wird deutlich weniger Ressourcen binden, da wir ihnen nicht mehr unsere APIs erklären müssen“, fährt der Deutschland-CEO fort. Für den Anwender bringe GenICam ganz besonders viele Vorteile, da er seine Software bei einem Kameraherstellerwechsel nicht ändern braucht. Und langfristig gesehen wirke sich das auch auf Innovationen aus. „Zurzeit verhindert GenICam zwar noch Innovationen, einige unserer Projekte wurden verschoben, weil der Anwender auf den Standard gewartet hat und teilweise auch noch Unsicherheit unter den Anwendern herrscht. Die Vorteile werden sich aber ganz sicher in ein paar Jahren zeigen, wenn der Standard richtig eingeführt ist. Dann kann eine Komponente eines IBV-Systems einfach durch eine andere ersetzt werden. Dies führt zu kürzeren Entwicklungs- und Produktzykluszeiten. Das Time to Market beschleunigt sich, technische Innovationen lassen sich wesentlich schneller umsetzten und in Produkte integrieren. Durch den Standard wird sich der Markt verbreitern und letztlich mehr Gewinne bringen, als dass er uns Einbußen beschert“, schätzt Simnacher die Zukunft ein.

Leutron Vision, Tel. +49(0)7531 59420

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