100GigE-Kameras

100GigE-Kameras: Mehr Tempo für die Bildverarbeitung

Allied Vision zählt zu den frühen Anbietern von 100GigE-Machine-Vision-Kameras. Tobias Barl erläutert, wie das Unternehmen hohe Auflösungen mit extremen Bildraten kombiniert, welche Rolle die Glasfaserübertragung spielt und warum die Technologie besonders für anspruchsvolle Mess-, Inspektions- und 3D-Anwendungen interessant ist.

Was war der Ausgangspunkt für die Entwicklung der neuen Kameraserie?

Ausgangspunkt war ein Zielkonflikt, mit dem unsere Kunden bislang leben mussten: entweder hohe Auflösung oder hohe Bildraten. Beides zusammen ging nicht. Genau da setzt die neue Serie an. Sie basiert auf Sonys aktuellen Pregius-S-Sensoren mit Global Shutter und erreicht Bildraten von bis zu 660 fps trotz hoher Auflösungen. Diese reichen von 12,3 Megapixel bei der fxo926 über 24,5 Megapixel bei der fxo925 bis zu 104,9 Megapixel bei der hr927. Unsere Kunden müssen sich damit nicht mehr zwischen Präzision und Geschwindigkeit entscheiden.

Welche Rolle spielt die 100GigE-Schnittstelle für die Leistungsfähigkeit der Kameras?

Was der Sensor produziert, muss die Kamera auch übertragen können. Hohe Auflösung und hohe Bildrate zusammen benötigen Bandbreiten, für die bisher übliche Machine-Vision-Schnittstellen nicht ausgelegt sind. 100GigE stellt diese Bandbreite bereit – bei gleichzeitig geringer Latenz. Zum Einsatz kommt eine QSFP28-Glasfaserschnittstelle, mit der Kabellängen von mehreren Kilometern möglich sind. Dadurch lassen sich Kamera und Datenverarbeitung räumlich voneinander trennen. Der Rechner ist nicht mehr an den Aufnahmeort gebunden.

Wie stellen Sie einen stabilen Betrieb auch bei hohen Datenraten sicher?

Neben der Schnittstelle selbst ist das Übertragungsprotokoll entscheidend. Die Kameras nutzen einen RDMA-basierten Transport, der mittlerweile in GigE Vision 3.0 standardisiert ist: Die Bilddaten gehen direkt in den Hauptspeicher des Rechners, ohne Umweg über die CPU. Das hält die Übertragung auch unter Dauerlast stabil und entlastet den Host für die eigentliche Verarbeitung. Dazu kommt ein thermisch optimiertes Gehäuse. Der Lüfter kann je nach Einsatzumgebung ein- oder ausgeschaltet werden. So lassen sich Kühlleistung, Geräuschentwicklung und Vibration auf die jeweilige Anwendung abstimmen.

Für welche Anwendungen ist die Kameraserie besonders interessant?

Die Kameras richten sich insbesondere an Anwendungen, bei denen hohe Auflösung, Geschwindigkeit und reproduzierbare Datenerfassung entscheidend sind. Dazu gehören unter anderem die Halbleiter- und Elektronikfertigung, die industrielle Messtechnik sowie die automatisierte 2D- und 3D-Inspektion. Auch Lasertriangulation, 3D-Scanning und andere Hochgeschwindigkeitsanwendungen kommen als weitere Einsatzfelder in Frage. Der Global Shutter verhindert dabei Verzerrungen durch schnelle Bewegungen. Dass wir die Kameras in einem sehr kompakten Gehäuse realisieren konnten, zahlt sich gerade dort aus, wo für die Bildaufnahme wenig Bauraum bleibt.

Welchen Ansatz verfolgt Allied Vision über die einzelne Kamera hinaus?

Die Kamera ist nur ein Glied in der Kette. Bei 100GigE entscheiden Netzwerkkarte, Anbindung und Software mit darüber, ob am Ende die volle Bildrate ankommt und genutzt werden kann. Wir beraten deshalb von Anfang an zur gesamten Strecke bis zur Verarbeitung: Kameras, Objektive, Schnittstellenkarten, Transceiver, Kabel und Software aus einer Hand. Entscheidend ist für uns, gemeinsam mit dem Kunden die passende Lösung für seine konkrete Anwendung zu finden. Das kann eine einzelne Kamera sein oder das gesamte Zusammenspiel. Und wenn die Kamera an einer Stelle nicht genau passt, entwickeln wir im engen Austausch mit dem Kunden eine Anpassung und begleiten das Design-in bis zur Serienreife.

Die Facts:

100GigE-Machine-Vision-Kameras: Allied Vision kombiniert hohe Auflösungen mit Bildraten bis 660 fps – für schnelle und präzise industrielle Bildverarbeitung.
Bis zu 104,9 Megapixel: Die Kameraserie nutzt Sony Pregius-S Global-Shutter-Sensoren mit Auflösungen von 12,3 bis 104,9 Megapixeln.
Schnelle Datenübertragung über Glasfaser:100GigE und QSFP28 ermöglichen hohe Bandbreiten, geringe Latenzen und Kabellängen von mehreren Kilometern.
RDMA für stabile Bilddatenübertragung: Der GigE-Vision-3.0-konforme RDMA-Transport überträgt Bilddaten direkt in den Hauptspeicher und entlastet die CPU.
Für 2D-, 3D- und Messanwendungen: Die 100GigE-Kameras eignen sich für Halbleiter- und Elektronikfertigung, industrielle Messtechnik, 2D-/3D-Inspektion, Lasertriangulation und 3D-Scanning.