Baumer Gigabit Ethernet Kameras Fit für die Zukunft

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2 Seite: 2 Titel: Autor: Fit für die Zukunft Dr. Dietmar Scharf dscharf@baumergroup.com Adresse: Baumer Optronic GmbH Badstrasse Radeberg Geheim zu haltende Information. Alle Rechte an dieser Information, wie Urheber-, Patent-, Gebrauchsmuster-, Design- und/oder Markenrechte verbleiben bei der Baumer Holding AG. Kenntnis von dieser Information lässt Weiterbenutzungsrechte nicht entstehen. Confidential and proprietary information. All rights, especially the right to apply for and/or acquire copyright, patent, utility model, design and/or trade mark protection are reserved and remain with Baumer Holding AG. Notice of this information neither constitutes nor induces any right for further use.

3 Seite: 3 Baumer Group Produktbereich Vision Technologies Baumer Group (Schweiz) Unternehmen für Industriesensorik für die Fabrik- und Prozessautomation 2000 Mitarbeiter Weltweit vor Ort an 32 Baumer Standorten Produktbereich Vision Technologies: 200 Mitarbeiter Baumer Optronic GmbH Bilderfassungssysteme (Digitalkameras) Smart Vision (intelligente Kameras und Vision Sensoren Dr. Dietmar Scharf Leiter Entwicklung

4 Seite: 4 Inhalt Gigabit Ethernet...die Zukunft ist eingeläutet! Netzwerk-Komponenten und Performance...denn nur mit abgestimmten Komponenten bringt das System seine volle Leistung Die TX-Kameraserie...die ultrakompakten Baumer-Kameras für Gigabit Ethernet und FireWire TM

5 Gigabit Ethernet...die Zukunft ist eingeläutet!

6 Seite: 6 Bildverarbeitungs-Schnittstellen Situation % der BV-Systeme sind immer noch analog Warum eigentlich nicht mehr?? Vorteile von digitalen Systemen sind offensichtlich: Störungsfreie Bilddatenübertragung Flexibilität: Echtzeitfähige Steuerung der Kameras Keine Einschränkungen bei Bildformaten Mehrkamera-Netzwerke Keine Framegrabber mehr notwendig Plug n Play fähig

7 Seite: 7 Bildverarbeitungs-Schnittstellen Warum ist nicht schon alles Digital? Plug n Play: Nur, wenn Kamera und Treiber optimal als System ausgelegt sind USB2.0: kostengünstige Multimedia Schnittstelle Etabliert für einfachere Kamerasysteme (Dokumentation, Embedded-Lösungen) problematisch für echtzeitfähige Industrielösungen FireWire : hat sich als industrielle BV-Schnittstelle etabliert Echtzeitfähige Mehrkamerasysteme möglich Problem: Kabellängen!!

8 Seite: 8 Gigabit Ethernet - Die Standardschnittstelle der Zukunft Entfer- Band- Bus- Standard- Kabelnung breite fähigkeit Bauteile aufwand Analogschnittstellen LVDS-Schnittstellen FireWire a ca. 10 m 4,5 m 400 Mbit/s ja ja gering FireWire b ca. 7.5 m 4,5 m 800 Mbit/s ja ja gering Gigabit Ethernet 100 m 1000 Mbit/s ja ja gering

9 Seite: 9 Gigabit Ethernet -...neue Technik, neue Begriffe - eine neue Welt. Die Komplexität steigt!

10 Netzwerk-Komponenten und Performance...denn nur mit abgestimmten Komponenten bringt das System seine volle Leistung

11 Seite: 11 Netzwerk-Komponenten und Performance...es braucht nicht nur die Kamera Was braucht es alles? Kameras Baumer-GAPI Bibliothek Switch Treiber Netzwerkadapter

12 Seite: 12 Netzwerk-Komponenten und Performance Der GigE-Gerätetreiber ein Schlüsselelement! Socket-Treiber (Standard UDP-Socket) + Videodaten und Netzwerkdienste über eine Karte + Treiber sind Bestandteil des Betriebssystems + Werden von jeder Netzwerkkarte unterstützt - Hohe CPU-Last durch viele Schichten im Stack - Alle Dienste müssen sich die verfügbare Bandbreite teilen Filter-Treiber + Videodaten und Netzwerkdienste über eine Karte + Treiber wird von jeder Netzwerkkarte unterstützt + Geringe CPU-Last durch Filterung der Videodaten - Nicht ganz so schnell wie Turbo-Treiber / nicht ganz so flexibel wie Socket-Treiber - Für LINUX ist ein Kernel-Patch erforderlich.

13 Seite: 13 Netzwerk-Komponenten und Performance Der GigE-Gerätetreiber ein Schlüsselelement! Turbo-Treiber / High Speed Treiber + DMA-Transfer der Videodaten direkt in PC-Speicher sehr geringe CPU-Last + Volle Bandbreite für die Bildverarbeitung reserviert - Treiber nur für einzelne Chipsätze auslegbar Abhängigkeit vom Chiphersteller - Chipsätze haben unterschiedliche (undokumentierte) Bugs workarounds - Kein Zugriff auf sonstige Netzwerk-Dienste - Netzwerk-Karte verhält sich wie Frame Grabber nur direkte Verbindung möglich Turbotreiber sind extrem problematisch!!

14 Seite: 14 Netzwerk-Komponenten und Performance CPU-Last-Werte unterschiedlicher Treiber CPU-Last 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% Paketgröße 10 Mbit/s Paketgröße Mbit/s Paketgröße Mbit/s Paketgröße Mbit/s 10% 0% Windows-Socket Windows-Filter Linux-Socket Achtung: Relative Werte! Alle Angaben normiert auf Windows-Filter Der Windows-Filtertreiber benötigt 20% der CPU-Last des Socket-Treibers Der Linux-Socket benötigt 30% der CPU-Last des Windows-Socket Die Erhöhung der Paketgröße von 10 auf 16k verringert beim Windows- Socket-Treiber die CPU-Last um 30%, beim Linux-Socket um 25%

15 Seite: 15 Neztwerk-Komponenten und Performance Zusammenfassung Treiber Für einfache Anwendungen reicht der Socket-Treiber; Für die meisten Anwendungen reicht der Filtertreiber! Einfache Installation, netzwerkfähig! Wartungsaufwendungen und Inflexibilität lassen den Turbo- Treiber nur für bestimmte Spezialanwendungen geeignet erscheinen.

16 Seite: 16 Netzwerk-Komponenten und Performance Standards bei Gigabit Ethernet Kamera Anwendung Baumer-GAPI GigE Vision (V1.0) UDP (RFC 768) IPv04 (RFC791) LLC / MAC PHY (IEEE 802.3) Session Transport Network Link Physical

17 Seite: 17 Netzwerk-Komponenten und Performance Gigabit Ethernet-Verbindungen Gigabit Ethernet ist eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung! Beispiel: 3 Kameras 3 Kabel 3 Ports

18 Seite: 18 Netzwerk-Komponenten und Performance Topologie von Mehrkamerasystemen Ein Switch verbindet mehrere Komponenten in einem Netzwerk über das Multiplexen mehrerer Punkt-zu-Punkt-Verbindungen Switch ist nicht gleich Switch! Technologie Store-and-Forward Cut-Through Paketlänge Jumbo Frames Überlastverhalten Flow Control Latenzzeit

19 Seite: 19 Netzwerk-Komponenten und Performance Einfluss der Paketlänge Nettodatenrate [%] 100,0% 95,0% 90,0% 85,0% 80,0% 75,0% 70,0% 65,0% 60,0% Paketlänge [byte] Fehlerrate 0 Fehlerrate 0,1 Fehlerrate 0,2 Beispiel: Übertragung eines 2 MPixel-Bildes Jumbo Frames (>1500 Byte/Paket) sind vorteilhaft. Der Einfluss des Overhead (62 byte/paket) wird oft überschätzt. Jumbo-Frames bringen aber bei der CPU-Last entscheidende Vorteile.

20 Seite: 20 Netzwerk-Komponenten und Performance Aufbau von Netzwerkanwendungen Die Palette möglicher Netzwerk-Konfigurationen ist unüberschaubar. Die angebotenen Komponenten ebenfalls. Für Ihre spezielle Applikation lassen Sie sich über die Möglichkeiten, die mit Gigabit Ethernet Kamerasystemen bestehen, kompetent beraten. Es ist nicht die Kamera, es ist das gesamte System! Die Ansprüche an das gesamte System und seine Komponenten steigen dramatisch. Die Auswahl der richtigen Komponenten ist der Schlüssel zum Erfolg.

21 Die TX-Kameraserie...die ultrakompakten Baumer-Kameras für Gigabit Ethernet und FireWire TM

22 Seite: 22 Die TXG-Kameraserie Dateninterface Gigabit-Ethernet: Datenrate 1000 Mbit/s Übertragungsgeschwindigkeit 125 Mbaud Vollduplex-Betrieb durch Echo-Cancellation Modular Jack 8P8C (RJ45), verschraubbar Kabelstandard CAT 5e oder CAT 6 Maximale Kabellänge: 100 m

23 Seite: 23 Die TX-Kameraserie Übersicht TXG03c Bauform TX Übertragungsverfahren Auflösung Farbe _/c G Gigabit Ethernet IEEE802.3 GigE Vision x x 582 F D FireWire IEEE1394b FCAM (asynchrone Übertragung) DCAM (isochrone Übertragung x x x x x 2050

24 Seite: 24 Die TX-Kameraserie Sensorvarianten Kamera Sensor Type Auflösung Pixel- Pitch Frame Rate 1/K µ esat [ke] σ d [e] SNR [bit] DYN [bit] TXG03 ICX x 494 7,4 µm 90 fps 3, ,9 9,6 TXG06 TXG08 TGX13 TXG14 TXG20 TXG50 ICX415 ICX204 ICX267 ICX285 ICX274 ICX x x x x x x ,3 µm 4,65 µm 4,65 µm 6,45 µm 4,4 µm 3,45 µm 65 fps 30 fps 20 fps 20 fps 16 fps 15 fps 4,66 3,19 2,95 3,34 1, ,8 6,7 6,8 6,4 9,4 9,9 9,8 10,7 9,8

25 Seite: 25 Die TX-Kameraserie Größe und Befestigung Abmessungen 36 mm x 36 mm x 56 mm (ohne Objektiv) Befestigung mit M3-Schrauben im Rastermaß 26 mm Gewicht ca. 90 g Umfangreiches Montagezubehör Ein Gehäuse für alle Kameras!

26 Seite: 26 Die TXG-Kameraserie Elektrische Anschlüsse Trigger/Flash: Triggereingang, Flash-Ausgang optisch entkoppelt 4poliger M8-Industriesteckverbinder Spannungsversorgung: Gleichspannung V Leistungsaufnahme 3,5...5 W 3poliger M8-Industriesteckverbinder Elektromagnetische Verträglichkeit Störfestigkeit für Industrieumgebungen nach EN Abstrahlung Class B für Wohnumgebungen nach EN55011 und FCC 47 CFR Part 15

27 Seite: 27 Die TX-Kameraserie...für jede Anwendung die richtige Kamera 39 Kameramodelle mit progressive scan CCDs in monochrom/color für FireWire und GigE Auflösungen von VGA bis 5 MPixel Excellente Bildqualität, 12 bit Datentiefe, Binning, True Partial Scan etc. Interfaces FireWire und Gigabit Ethernet Kleine und robuste Bauform für FireWire und Gigabit Ethernet mit 36 mm x 36 mm x 54 mm Abmessung

28 Seite: 28 Die TX-Kameraserie Sensorvarianten Kamera Sensor Type Auflösung Pixel- Pitch Frame Rate 1/K µ esat [ke] σ d [e] SNR [bit] DYN [bit] TXG03 ICX x 494 7,4 µm 90 fps 3, ,9 9,6 TXG06 TXG08 TGX13 TXG14 TXG20 TXG50 ICX415 ICX204 ICX267 ICX285 ICX274 ICX x x x x x x ,3 µm 4,65 µm 4,65 µm 6,45 µm 4,4 µm 3,45 µm 65 fps 30 fps 20 fps 20 fps 16 fps 15 fps 4,66 3,19 2,95 3,34 1, ,8 6,7 6,8 6,4 9,4 9,9 9,8 10,7 9,8

29 Seite: 29 Die TXG-Kameraserie Power-over-Ethernet Nur Alternative A ( Endpoint-to-Endpoint) möglich! PHY (Switch) Endpoint- Power Source Equipment PowerInterface Media Dependent Interface PowerInterface PHY (Camera) Endpoint- Powered Device Output Voltage Input Voltage Continous Output Power Input Average Power Endpoint- Power Source Equipment V 15,4 W Endpoint- Powered Device V 12,95 W Lieferbar ab Q1/08

30 Seite: 30 Baumer-GAPI Das generische Programmierinterface Perfekte Integration für Baumer FireWire TM und Gigabit Ethernet Kameras gleichzeitiger Betrieb Auch Drittanbeiter werden gem. GigE unterstützt Flexibilität Windows 2000 / XP / Vista und LINUX Interface für C / C++ und.net-sprachen Benutzbarkeit Basic- und Extended-API SDK mit Hilfen und Beispielprogrammen Einfache Installation Automatische Installation Baumer Viewer (incl. Quellcode) zur Evaluierung der Kamerafunktionen

31 Seite: 31 Baumer Gigabit Ethernet Kameras...die Zukunft hat begonnen! Gigabit Ethernet löst die verbleibenden Probleme bei der Bilddatenübertragung...ist aber komplizierter als die bisherigen Schnittstellen. Für Gigabit Ethernet gibt es viele Standardkomponenten...ist aber eine sorgfältige Auswahl der Komponenten erforderlich! Gigabit Ethernet öffnet neue Möglichkeiten, Gigabit Ethernet ist eine erprobte Technologie, Gigabit Ethernet ist in anderen Bereichen erfolgreich im Einsatz,...also steigen wir um... und nutzen die Möglichkeiten, die Gigabit Ethernet bietet.

32 Seite: 32 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Ihr verlässlicher strategischer Partner Besuchen Sie uns in Halle 4 auf Stand B36 und sichern Sie sich ein Starter Kit wahlweise mit einer TXG03 oder TXG13!