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Bildverarbeitungskarte „Der Framegrabber ist unverzichtbar“

| Redakteur: Ines Stotz

Zu Beginn der industriellen Bildverarbeitung in den 80er Jahren kamen ausschließlich analoge Kameras zum Einsatz. Das analoge Videosignal musste digitalisiert und dem PC zur Weiterverarbeitung bereitgestellt werden. Hierfür war eine Komponente absolut unverzichtbar: der Framegrabber als Bindeglied zwischen analoger Kamera und digitaler Auswerteeinheit. Aber auch heute ist er in vielen Anwendungen weiterhin erforderlich.

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Aktuelle Framegrabber bieten heute weit mehr, als die reine Erfassung von Kameradaten
Aktuelle Framegrabber bieten heute weit mehr, als die reine Erfassung von Kameradaten
( Archiv: Vogel Business Media )

Mit fortschreitender Entwicklung stiegen die Aufgaben des Framegrabbers: neben dem reinen Bildeinzug war er etwa verantwortlich für Trigger, Datenformat-Konversionen, Sortieren von Multi-Tap-Kameras, Synchronisierung mit Blitzen und Bereitstellen von digitalen IO-Leitungen. Auch mit dem Aufkommen der ersten digitalen Übertragungsstrecken von Kamera zum PC war er noch immer eine wesentliche Komponente: das Datenvolumen von LVDS-Kameras und später CameraLink-Kameras ist mit bis zu 680 MB/s so hoch, dass nur ein spezialisierter Framegrabber die Daten schnell und zuverlässig in den PC-Speicher transferieren konnte.

Ist der Framegrabber nun bedroht, da man heute in der Bildverarbeitung schon fast automatisch an die Schnittstellen denkt, die aus der Consumer-Welt Einzug halten? „USB, GigE-Vision und Firewire IEEE 1394: diese Kamera-Interfaces ersetzen den relativ teuren Framegrabber durch eine günstige Low-Cost Interface-Karte bzw. machen ihn gänzlich überflüssig, da sie in den Motherboard-Chipsätzen häufig voll integriert sind“, berichtet Ernst Rauscher, Geschäftsführer von Rauscher.

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Das reduziert einerseits die Kosten des Gesamtsystems und vereinfacht darüber hinaus auch die Installation wesentlich. Speziell GigE-Vision entwickelt sich in der jüngsten Zeit zum de-facto Standard in der Bildverarbeitung. „Den vielen Vorteilen stehen nur wenige Nachteile gegenüber. 125 MB/s sind für viele Standard-Anwendungen und auch für die meisten in industriellen Kameras üblichen CCD- und CMOS-Sensoren eine ausreichend hohe Datenbandbreite“, erklärt Ernst Rauscher weiter. Lange Kabelstrecken ermöglichen ein flexibles und einfaches Setup vor Ort. Da GigE-Vision von allen namhaften Kamera- und Softwarehersteller mitgetragen wird, ist – so der Rauscher-Geschäftsführer — eine hohe Zukunftssicherheit gewährleistet. Dies alles zusammen mit den verringerten Systemkosten mache GigE-Vision gegenüber einer Lösung mit Framegrabber zu einem sehr attraktiven Interface für viele Anwendungen.

Für viele Anwendungen unentberlich

„Doch trotz der vielen Vorteile der GigE-Vision-Technologie und deren rasant steigender Verbreitung in allen Branchen werden nach wie vor unzählige Anwendungen neu entwickelt, die auf den Framegrabber nicht verzichten können“, schätzt der Spezialist ein

Auf der einen Seite sind da diejenigen Anwendungen, die eine hohe Bandbreite zwischen Kamera und Auswerte-PC benötigen. Zeilenkameras und Flächenkameras auf Basis der neuesten Entwicklungen der Sensorhersteller erzeugen ein Datenvolumen von deutlich über den mit GigE-Vision maximal möglichen 125 MB/s. Eine trilineare 4k RGB-Zeilenkamera von e2v erzeugt bei 18 kHz z.B. ein Datenvolumen von 216 MB/s bei 8 bit. Der Cypress LUPA 3000 wird in einer aktuellen monochromen Flächenkamera von 485 Bilder/s auf 285 Bilder/s gedrosselt, um bei einer Auflösung von 1690 × 1710 gerade noch mit CameraLink kompatibel zu sein. Ernst Rauscher: „Für Kameras dieser Auflösungs- und Geschwindigkeitsklasse ist ein leistungsfähiger Grabber auch heute absolut unverzichtbar.“ Hersteller wie Matrox Imaging investieren weiterhin in CameraLink: Anfang 2010 wurde der Matrox Radient Framegrabber vorgestellt, der den Anschluss von zwei CameraLink Full-Kameras gleichzeitig und damit ein Transfervolumen von bis zu 1700 MB/s über PCIe x8 erlaubt.

„Wie der LUPA-Sensor zeigt, existieren schon heute Sensoren, die CameraLink überfordern – und dieser Trend wird mit neuen Entwicklungen bei Flächen- und Zeilensensoren sicherlich fortgesetzt“, schlussfolgert der Experte. Deshalb wird in der Bildverarbeitungsbranche schon heute über einen möglichen Nachfolger zu CameraLink – aktuell in der Form von CoaXPress und HSLink – diskutiert. Diese neuen Hochleistungs-Kamerainterfaces erfordern in jedem Fall wieder eine PC-Einsteckkarte, einen Framegrabber.

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