Ethernetkamera mit integrierter Bildverarbeitung INTECA 1.3

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1 Gesellschaft zur Förderung angewandter Informatik e.v. Berlin Ethernetkamera mit integrierter Bildverarbeitung INTECA Kurzbeschreibung Die Kamera bietet hohe Funktionalität bei kleiner Bauform. Sie basiert auf einem CMOS-Bildwandler mit SXGA- Auflösung (1280*1024 Pixel), einem FPGA und einer Fast-Ethernet- Schnittstelle. Die realisierung der gesamten Steuerung innerhalb eines FPGA erlaubt die flexible Konfiguration der Kamera hinsichtlich: Funktionalität Bildauflösung Bildlage Bildfrequenz Bestimmte Elemente der Bildauswertung können in Echtzeit im FPGA implementiert werden. Die Kamera liefert Bilder und aufbereitete Daten über die Ethernetschnittstelle an einen angeschlossenen Hostcomputer, der die weitere Verarbeitung realisiert. 2. Anschlußbelegung Systemanschluß Laseranschluß Ethernet Tx+ 2 Rthernet Rx- 3 Ethernet Rx+ 4 Stromversorgung GND 5 Stromversorgung +24 V 6 Synchronisation OptoIn+ 7 Ethernet Tx- 8 Synchronisation OptoIn frei 2 Laser +5 V 3 Laser GND 4 frei

2 3. Technische Daten Bildwandler ½'' CMOS BW (IBIS-5A) Bildauflösung 1280*1024 Pixel Pixeldigitalisierung 256 Graustufen (8 Bit) Bildfrequenz max Hz Belichtungszeit 5µs ms Objektivanschluß C-Mount Systemanschluß M12 8 polig Stecker Laseranschluß M12 4 polig Buchse Dateninterface Ethernet 100Base-T Betriebsspannung 7 V V Anschlußleistung 1,5 W Schutzgrad IP 54 (opt. IP 65) zul. Arbeitstemperatur +5 C C zul. Luftfeuchtigkeit 5%... 95%, nicht kondensierend Gehäuse Aluminium, schwarz eloxiert Abmessungen (inkl. Schutztubus) 94 mm * 50 mm * 73 mm Befestigung 2 * M5, Abstand 54 mm 4. Bedienung Zur eindeutigen Identifizierung hat jede Kamera eine einmalige MAC-Adresse, die auf dem Typenschild enthalten ist. Die Kamera muß außerdem eine eindeutige IP-Nummer erhalten. Die IP-Nummer wird durch den Anwender entsprechend seiner Netzwerkorganisation vergeben. Dazu wird folgender Mechanismus verwendet: 1. Eintragen einer statischen Route in die Arp-Tabelle des Rechners, mit dessen Hilfe die IP-Nummer vergeben werden soll (Beispiel: arp -s ). 2. Ausführen des Ping-Befehls auf die eingetragene IP-Nummer. Die Kamera erkennt ihre MAC-Adresse und eine unbekannte IP-Nummer im ICMP-Paket, darauf übernimmt sie die neue IP-Nummer in das kamerainternen EEPROM. Die INTECA 1.3 wird unter Nutzung des User Datagram Protocol - UDP gesteuert. Dazu sind eine Reihe von Paketen definiert, mit deren Hilfe Daten zur Kamera gesendet und von der Kamera empfangen werden. Die Datenübertragung erfolgt portbasiert, die INTECA erwartet alle Daten am Port 0xFFFF. Die Kamera sendet Daten abhängig vom Typ auf verschiedene Ports: Steuerdaten Profildaten Bilddaten Der Aufbau der Kommandos ist: 0xFFF0 0xFFF1 0xFFF2 1. Byte Kommando 2. Byte Byte evt. notwendige Parameter/Daten Systemfunktionen Sende MAC + IP Kommandobyte = 0x00, keine Parameter Die Kamera sendet die programmierte MAC-Adresse und IP-Nr. als UDP-Paket mit 10 Byte Nutzdaten (RdMACIP.c). Sende Parameter Kommandobyte = 0x02 Kamera sendet die Parameter zur Konfiguration des Bildwandlers und die

3 Belichtungszeiten (insgesamt 32 Byte, Bedeutung siehe Funktion 0x03) (WrKRom.c). Empfange Parameter Kommandobyte = 0x03 Kameraparameter werden programmiert. TxBuf[ 1]=0x00; //sensor register 0 msb TxBuf[ 2]=0x04; //sensor register 0 lsb TxBuf[ 3]=0x11; //sensor register 1 msb TxBuf[ 4]=0xa6; //sensor register 1 lsb (840 pixel/zeile) TxBuf[ 5]=0x23; //sensor register 2 msb TxBuf[ 6]=0xff; //sensor register 2 lsb (1024 zeilen) TxBuf[ 7]=0x30; //sensor register 3 msb TxBuf[ 8]=0x10; //sensor register 3 lsb (zeit bis timeout) TxBuf[ 9]=0x40; //sensor register 4 msb TxBuf[10]=0x00; //sensor register 4 lsb (x start = zeile 0) TxBuf[11]=0x50; //sensor register 5 msb TxBuf[12]=0x00; //sensor register 5 lsb (yl start = spalte 0) TxBuf[13]=0x60; //sensor register 6 msb TxBuf[14]=0x00; //sensor register 6 lsb (yr start = spalte 0) TxBuf[15]=0x70; //sensor register 7 msb TxBuf[16]=0x00; //sensor register 6 lsb (yr start = spalte 0) TxBuf[17]=0x80; //sensor register 8 msb TxBuf[18]=0x48; //sensor register 8 lsb (amp = ena, amp = max) TxBuf[19]=0x90; //sensor register 9 msb TxBuf[20]=0x59; //sensor register 9 lsb (dac raw = 0) TxBuf[21]=0xa0; //sensor register 10 msb TxBuf[22]=0x5c; //sensor register 10 lsb (dac fine = 0) TxBuf[23]=0xb0; //sensor register 11 msb TxBuf[24]=0x01; //sensor register 11 lsb (adc output = ena, gamma = off) TxBuf[25]=0x01; //integrationszeit1 msb TxBuf[26]=0xff; //integrationszeit1 lsb, schrittweite 5 us TxBuf[27]=0x00; //integrationszeit2 msb TxBuf[28]=0x01; //integrationszeit2 lsb, schrittweite 5 us TxBuf[29]=0x00; //zeitausgleich msb TxBuf[30]=0x00; //zeitausgleich lsb, schrittweite 5 us TxBuf[31]=0x00; //filterbyte1 reserviert TxBuf[32]=0xf1; //filterbyte2 reserviert Sende Nutzerdaten Kommandobyte = 0x04 Kamera sendet 384 Byte Nutzerdaten (RdURom.c). Empfange Nutzerdaten Kommandobyte = 0x05 Max 384 Byte Nutzerdaten werden in Kamera programmiert (WrURom.c). Strukturierung muß durch Anwender erfolgen. Sende Kameratemperatur Kommandobyte = 0x06 Kamera sendet Innentemperatur als 2 Byte Wert (RdTemp.c). Sende Typ + Revision Kommandobyte = 0x07 Kamera sendet 2 Byte Typ und 2 Byte Revision (RdTypRevision.c). Nutzfunktionen Setze Kameramodus Kommandobyte = 0x20 Das dem Kommando nachfolgende Byte beinhaltet die Belegung des Funktionsregisters der Kamera. Bit0 Laser an/aus, Bit0 = 1 -> Laser an, Bit0 = 0 -> Laser aus Bit1 kontinuierliche Bildaufnahme/-auswertung an/aus, Bit1 = 1 -> kontinuierlicher Betrieb, Bit1 = 0 -> Einzelbild

4 Sende Bild Kommandobyte = 0x40 Die Kamera sendet (n+1)*zeilenzahl (TxBuf[1/2]) UDP Pakete. Die UDP-Nutzdatenlänge beträgt maximal 982 Byte. Paketaufbau: Byte 0/1 Temperatur (high, low Byte) Byte 2/3 Bild-Nr. (high, low byte) Byte 4/5 Zeilen-Nr. (high, low byte) Byte Pixelintensitäten Sende Profil Kommandobyte = 0x60 Die Kamera sendet maximal 8 UDP-Pakete, jedes Paket beinhaltet die Profilinformation für 128 Zeilen (Profilelemente). Paketaufbau: Byte 0/1 Bild-Nr. (high, low byte) Byte 2 Paket-Nr. Byte 3/4 Temperatur (high, low Byte) 128 x Byte n/n+1 Maximum-Position (high, low Byte) Byte n+2... n+6 Intensität in 5-er Nachbarschaft um Maximumwert 5. Optionen Zur INTECA 1.3 sind nachfolgende Optionen verfügbar. Laser Die INTECA 1.3 kann ein Lasermodul INTECA LAS über eine spezielle Schnittstelle bedienen. Das Lasermodul kann nach Kundenwunsch ausgestattet werden. Triangulation Zum Aufbau eines Triangulationssystems auf Lichtschnittbasis werden die Elemente INTECA 1.3 und INTECA LAS mittels vorgefertigtem Träger zu einer Einheit verbunden, dabei sind der Triangulationswinkel und die Basisbreite des Aufbaus in bestimmten Grenzen variierbar.

5 Ethernet-Spannungskoppler Das auf Tragschienen entsprechend EN montierbare UMK-Modul erlaubt den Anschluß von bis zu zwei INTECA 1.3, die über ungenutzte Signalleitungen eines CAT 5 Kabels mit Strom versorgt werden. Der Anschluß an den Netzwerkanschluß eines PC erfolgt mittels RJ45-Patchkabel; ein Switch muß mittels gekreuztem RJ45-Kabel angeschlossen werden. Anschluß Spannungsversorgung: 1 PE 2 GND 3 GND 4 PE V V