Salomonische Antworten

Redakteur: Gerd Kucera

Der Wandel von analoger zu digitaler Datenübertragung ist in der industriellen Bildverarbeitung ausgemachte Sache. Offen ist nur, mit welchem Schnittstellentyp. Egal, die Industrieanwendung mit ihren Randbedingungen entscheidet über die Kameraschnittstelle, so die salomonische Antwort von Herstellern. Schnittstelle ist aber noch lange nicht gleich Schnittstelle. Flexible Anbieter, die das Gros der Anforderungen und Fragen ihrer Kunden beantworten können, sind im Vorteil. Aber nur wer als Kunde die Fakten zu den Interfaces kennt, weiß auch die richtigen Fragen zu stellen.

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( Archiv: Vogel Business Media )

Im Prinzip ist die Sache simpel: Anwender State-of-the-Art-IBV-Lösungen wollen der Erfahrung ihrer Lieferanten vertrauen können und erwarten einschaltfertige Semisysteme auf hohem Niveau. Praktisch heisst dies dass Kameras dem Rechner Bilder liefern und Software-Produkte oder Schnittstellen diese auch verarbeiten können. Das Vertrauen scheint jedoch noch ausbaubar. Denn wie Sayed Soliman, Geschäftsführer der MaxxVision GmbH in Stuttgart, weiss: „Der Anwender beharrt immer noch bis zu 90 Prozent auf der etablierten und ihm vertrauten analogen Technik. Der anstehende Wandel ist freilich nicht mehr umkehrbar: Digital wird analog mehr und mehr verdrängen. Doch noch sind die mutigen Anwender in der Minderzahl, die neue innovative Wege gehen, also auf CameraLink, FireWire, USB und GigaEthernet setzen.“

Anbieter wie MaxxVision versuchen, den berechtigten Schnittstellen-Fragen der potentiellen Klientel eine möglichst große Bandbreite entgegenzuhalten, um je nach Kunden- und Systemanforderung passende Komponentenkombinationen zu entwickeln. Da sind zum einen auf Rechnerseite PCI-, PCI-X- und PCI-Express-Slots für Framegrabber-Karten mit analoger und digitaler Übertragungstechnik. Bei der Kamera-Rechnerverbindung bieten flexible Komponentenanbieter Analog, CameraLink, Firewire (IEEE 1394) Version a und b, und nicht zuletzt USB 2.0. IEEE1394a mit rund 40 MByte/s, IEEE1394b mit mehr als 80 MByte/s, USB2.0 mit 30 MByte/s und der CameraLink mit über 600 MByte/s Nettodatenrate sind ebenfalls interessante alternative digitale Schnittstellen zwischen Kamera und Rechner. Wenngleich ihnen das jüngste Mitglied der Schnittstellenfamilie, die Gigabit-Ethernet-Schnittstelle mit derzeit 1 GBit/s und geplanten 10 GBit/s Datenrate, zukünftig zunehmend einiges Wasser abzugraben imstande sein dürfte.

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? Die bewährte Analog-Schnittstelle mit ihren langen Kabeln ist längst nicht out. Die sehr kompakten Kameras mitnd ihrem guten Preis-/Leistungsverhältnis sowie langer Verfügbarkeit sprechen nach wie vor für die analogen Systeme.

? Für die seit Jahren in der Industrie eingeführte Bustechnologie IEEE 1394 plädieren die digitale Bildübertragung sowie ein Bus für viele Kameratypen und nicht zuletzt verfügbare Kabel bis 10 m.

? Die digitale Punkt-zu-Punkt-Verbindung CameraLink glänzt mit ihrer hohen Datenrate. Standard bei den Zeilenkameras, gibt es aber auch etliche Flächenkameras mit diesem Interface, wie etwa die XGA-auflösende Sony XCL-X700 oder in UXGA die U1000C.

? Der USB-Bus entstand als Peripheriebus für PCs. In harter Industrieumgebung über diesen Bus fehlerfreie Bilddaten übertragen zu wollen ist freilich nicht unbedingt die technisch perfekte Lösung. Außerdem gibt es für Kameraanbindungen keinen Standard wie den DCAM in IEEE 1394 oder GigE Vision bei Gigabit-Ethernet.

? Der Standard GigE-Vision ist inzwischen im Mai 2006 verabschiedet worden, unterstützende Produkte werden bereits vorgestellt oder stecken in der Entwicklung. Selbst die PCs ziehen mit dieser Schnittstelle nach. Die Gigabit-Ethernet-Übertragung zwischen Kamera und Rechner bietet sich nicht nur wegen der möglichen großen Kabellänge an. Vorteile sind auch eine galvanische Trennung, der Wegfall von Framegrabbern, und das preiwert verfügbare Zubehör wie Hubs und Switches. Hinsichtlich der Übertragungsbandbreite steht erst mit der 10-Gigabit-Technik ein größerer Fortschritt in Aussicht.

„Aktuelle Knackpunkte von GigE sind aber immer noch das Timing, die Echtzeitfähigkeit und die Bauform, entsprechende ultrakompakte Kameras werden nicht so bald verfügbar sein,“ schränkt Sayed Soliman ein, „GigE sehen wir als gute Ergänzung, die aber niemals sämtliche Machine-Vision-Anforderungen zu erfüllen imstande sein wird.“

MaxxVision beurteilt den Einsatz von GigE aus der Sicht im Zusammenspiel mit der VisionBox von Kooperationspartner Strampe Systemelektronik GmbH, von der sie neue Ideen zu intelligenten Kamera-Subsystemen ableiten. Vor allem den Trend zu dezentraler Intelligenz. In der Praxis übernimmt eine intelligente Kamera Teile oder das Ganze einer Aufgabe und kommuniziert mit der Steuerung oder übergeordneten Systemen. Bezogen auf GigE und die VisionBox bedeutet dies, dass Softwarelösungen auf dem PC laufen – dieser aber lüfterlos ausgelegt werden kann, weil die Hauptlast der Rechenleistung in einem echtzeitfähigen Embedded-Rechner abläuft. Letzterer wurde schließlich für BV-Aufgaben erfunden und optimiert. Er bedient zahlreiche Kameraschnittstellen, rechnet einen Teil der Algorithmen und versendet die Ergebnisse in Form von Bildern über die Standard-GigE-Schnittstelle. Zusammen mit der Unterstützung des Herstellers erzielt man damit in kurzer Entwicklungszeit umfangreiche Lösungen.

GigE ist denn auch aus guten Gründen seit dem letzten Jahr im Zentrum des Interesses vieler Kamerahersteller, zumal im nächsten Schritt 5- oder 10-Gigabit-Netzwerktechnik auch für Kameras erwartet wird. Ethernet ist ein Trend in der elektrischen Automatisierungstechnik. Der Umgang mit Ethernet wird für viele Anwender zur Selbstverständlichkeit. Damit fällt es den Nicht-Bildverarbeitern leichter, diese Technik einzusetzen. Die Hersteller profitieren von einem Massenmarkt im Bereich der Ethernet-Controller. Bildverarbeitung wird zwar bei vielen Anwendungen ein komplexes Thema bleiben – mit GigE tendiert aber zumindest eine von vielen „Baustellen“ in Richtung Standard. „Ohne es jedoch überzubewerten“, warnt Sayed Soliman, „denn ein Vision-System besteht neben der Schnittstelle immer noch auch aus Beleuchtung, Optik, Kamera, Rechner und Software. Und gerade für exportorientierte Märkte wie dem deutschen sind anwenderfreundliche, intelligente Software in Zusammenhang mit robuster Hardware und lange funktionierender Technik entscheidend.“

Auf der diesjährigen Fachmesse VISION 2006 in Stuttgart wird MaxxVision gemäß ihrer Firmenphilosophie neue Kamerasysteme vorstellen, die mannigfaltige Schnittstellen bedienen. Im Vordergrund steht die Einführung der XCI V3, die mit VGA-Auflösung das Smart Camera Line-Up von Sony am unteren Ende ergänzt und wie ihre großen Familienmitglieder sowohl Windows XPe- als auch Linux-kompatibel ist. Darüber hinaus plant MaxxVision die Vorstellung zweier weiterer Produkte, die die Produktfamilien analoger XC-HR- und Camera Link-Kameras in naher Zukunft ergänzen werden. Hierbei handelt es sich um eine analoge Progressive Scan-Kamera mit SXGA-Auflösung sowie die Camera Link-kompatible Schwarzweiss-Kamera XCL-5000 mit 5 Megapixel Auflösung. Hinzu kommen erstmals auf der VISION die variablen Systeme der neuen Partner Cognex DVT wie etwa Bildverarbeitungssensoren und gesamtheitliche Lösungen inklusive Applikationssoftware für Systemintegratoren und Anwender. Auch die Software findet zunehmenden Raum im Portfolio der Stuttgarter, die spätestens seit ihrer Kooperation mit Cognes DVT den endgültigen Schritt vom Komponentenanbieter zum „Solution Provider“ vollzogen haben. Deutliche, auch auf der Vision sichtbare Zeichen dafür sind Software-Kooperationen u.a. mit dem Fraunhofer Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) bezüglich deren Mess- und Prüfsoftware EMSIS und mit dem norwegischen Software-Entwickler Tordivel über den Vertrieb von deren auf Prüf- und Messtechnik-Anwendungen spezialisierten Scorpion-Vision-Software, die auf der Sony SmartCam XCI-SX1 lauffähig ist.

MaxxVision, Tel. +49(0)711 99799643

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