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Zehn Jahre Kamerastandard GenICam – Ein Fazit

Die Entwicklung des GenICam Standards ging mit der Entwicklung der Hard- und Software von Allied Vision Hand in Hand. Mit der Übernahme der Firma Prosilica erweiterte man 2008 die eigene Produktpalette um GigE-Vision-Kameras, die zuvor exklusiv aus IEEE1394-Kameras nach dem DCAM-Standard bestand. Dies eröffnete die Möglichkeit, sich gemäß dem neu gegründeten Standard zu etablieren und die Weiterentwicklung aktiv zu unterstützen.
Dabei war das primäre Ziel die Adaption des Standards inklusive der damit verbundenen Standardisierungen (GenTL, GenApi, SFNC, PFNC, etc.) für Funktionen, Farbformate und weitere Eigenschaften. Diese waren zuvor nicht einheitlich und geregelt benannt, sodass die Kameras mittels Firmware-Update angepasst und mit dem Standard kompatibel wurden. Nach dem Update konnten sowohl die zuvor verwendeten Feature-Namen und Benennungen, als auch die nach dem neuen Standard definierten Namen und Nomenklatur verwendet werden. So begegnete Allied Vision der Herausforderung, einerseits dem neu geschaffenen Standard zu folgen, um Kompatibilität zu gewährleisten, und andererseits Kunden, bei denen die Kameras bereits im Einsatz waren, weiterhin Produkte zu bieten, ohne dass diese Anpassungen oder Änderungen an der Software vornehmen mussten. Die durch den GenICam-Standard geschaffene Vereinheitlichung von Feature-Namen und Interface-Spezifikationen ermöglichte Softwareherstellern für Vision-Anwendungen eine weitestgehend herstellerunabhängige Programmierung und einfache Adaptierung von angebotenen GenTL Producern. Etwaige zuvor angebotene herstellerspezifische, softwareseitige Adapter oder Interfaces für verschiedene Drittanbietersoftware wurden somit nicht mehr benötigt. Eine generische Programmierung und Verwendung von standardisierten Kameras war erstmals möglich.

Eine neue Ära

Mit der Veröffentlichung des Vimba SDK im Jahr 2012 realisierte Allied Vision eine umfassende Software-Implementation gemäß des GenICam-Standards für die angebotenen Interfaces (IEEE1394 und GigE). Neben den bereits in den GigE-Kameras verfügbaren .xml-Dateien zur Konfiguration und Verwendung der Kameras, wurde mit dem Vimba SDK der GenTL Producer Standard implementiert, in Form der Transport Layer. Dies ermöglichte über die Vimba Transport Layer die generische Verwendung von GenICam Features auch mit IEEE1394 Kameras. Erstmals konnten Allied Vision IEEE1394 Kameras statt über die angegebenen Registeradressen auch über verständliche Feature-Namen konfiguriert und programmiert werden. Eine Interface-unabhängige Programmierung der Kameras konnte somit einfach erfolgen. Kameras mit unterschiedlichen Interfaces ließen sich mit ähnlichen Funktionen und Kommandos steuern. Der Umstieg von IEEE1394 auf GigE wurde für den Anwender damit deutlich vereinfacht. Der in Kundenanwendungen entstandene Quellcode konnte mit relativ geringem Aufwand von verschiedenen Programmierern nachvollzogen werden. Etwaige kameraspezifische Supportanfragen zu speziellen Kamera-Feature-Registern, welche zuvor gestellt wurden, blieben aus. Die leichtere Wartbarkeit der Kundenanwendung sowie die Anpassung für neue Interfaces, die dem GenICam Standard folgen, beschleunigten die Entwicklung neuer Projekte. Durch einen generischen Ansatz auf Basis der GenApi konnte nun die Evaluierung von Kameras herstellerunabhängig durchgeführt werden.

Aktueller Stand

Seit der Erweiterung der Schnittstellen mit USB3.0 (USB3Vision) und Camera Link (über GenCP) unterstützen alle von Allied Vision angebotenen Interfaces den GenICam Standard. Neben dem vom Vimba SDK bereitgestellten GenICam Producer bietet das Vimba SDK über den enthaltenen Viewer einen einfachen Einstieg in die Konfiguration und Verwendung von Allied Vision Kameras. Bei der Erstellung der Programmierbeispiele für die APIs (C, C++ und .NET) wurde darauf geachtet, dass sowohl Entwickler mit geringer Erfahrung bei der Verwendung von Vision Kameras, als auch erfahrene Programmierer auf strukturierte und nachvollziehbare Beispielanwendungen zurückgreifen können. Dadurch wird plattformübergreifend ein einfacher Einstieg in die Verwendung von GenICam Features, Feature-Namen und Funktionsaufrufen gewährleistet. Aktuell wird das Vimba SDK für Windows (ab Windows 7 mit 32-Bit oder 64-Bit), Linux (x86 und x64) als auch für die ARM (hard-/soft-float mit 32-Bit) Plattform angeboten. Im Bereich der ARM-Architektur finden derzeitig zukunftsweisende Entwicklungen und Innovationen statt. Steigende Kundenanfragen in Richtung 64-Bit ARM-Architektur lassen einen deutlichen Trend zu dezentralen Mess- und Auswertesystemen vermuten. Werden Überprüfungs- und Auswertungsaufgaben über mehrere dezidierte Systeme verteilt, während die anschließende Handlungslogik in einem gemeinsamen Rechnerverbund stattfindet, vermeidet dies große Distanzen zwischen den Kameras und dem auswertenden Rechnersystemen. Eine vollständige oder teilweise Auswertung, jedoch mindestens eine Vorverarbeitung auf Basis der eingezogenen Bilder wird somit ermöglicht. Durch den dezentralen Ansatz kann eine umfassende Bildanalyse sowie bei Bedarf dauerhafte Speicherung der Bilder in einem entfernten Rechenzentrum durchgeführt werden.

Ausblick

Die Preisentwicklung von ARM-Systemen und deren steigende Leistungsfähigkeit auf der einen Seite und vorhandenen Interfaces auf der anderen Seite treiben aktuell den Innovationsmotor an. Auch Entwicklungen rund um das Thema Industrie 4.0 bieten Innovationspotential für industrielle Vision-Anwendungen. Im Consumer-Bereich werden derzeit bereits etablierten Schnittstellen sukzessive durch neue Forschungen und Entwicklungen abgelöst, die neue einheitlich standardisierte Interfaces mit hohen Datenraten und einfacher Handhabung bieten. Etwaige Entwicklungen wie USB3 Typ-C oder Thunderbolt sind als künftige Schnittstellen im Bildverarbeitungsbereich denkbar. Wie bei bisherigen Schnittstellen sind auch hier Anpassungen gemäß des dafür auszuarbeitenden GenICam-Standards sowie Anpassungen der Spezifikation der Parameter (maximale Kabellänge, Datendurchsatz, Industrietauglichkeit wie z.B. schraubbare Stecker) notwendig.

Fazit

Entwicklungen und Innovationen im Vision Markt werden auch in Zukunft ihren Niederschlag in der Spezifikation neuer Schnittstellen und Funktionen finden. Hersteller und Mitglieder des GenICam-Gremiums tragen bei den jährlichen Tagungen dazu bei, zukünftige Trends und Funktionsumfänge zu standardisieren. Die Bereitschaft, sich im GenICam-Gremium zu organisieren und Produkte anzubieten, die diesem Standard folgen, wird auch in Zukunft eine große Rolle für die Wettbewerbsfähigkeit von Herstellern im Vision-Markt spielen.