(Neue) Kameraschnittstellen im Mainstream-Markt

USB 3.1-Kabel

Im Gegensatz zu den alten USB 3.0-Steckern befindet sich im Inneren des C-Type-Stecker ein Stück Platine, auf dem z.B. ein Identifikationschip untergebracht ist. Dieser Basisaufbau ermöglicht es relativ einfach, aktive Kabel zu designen, was auch erforderlich ist, weil passive Kabel bei voller USB 3.1 Gen 2 Geschwindigkeit nur noch 1 bis 2m lang sein werden. Bei 5 bis 10m oder mehr erforderlicher Länge bieten sich elektrooptische Kabel an, die auf beiden Seiten elektrische C-Type-Stecker tragen. Will man vergleichbare Bandbreiten mit Camera Link übertragen, benötigt man zwei 10m Camera Link-Kabel, die zusammen deutlich teurer sind als ein elektrooptisches Kabel. Bei Verbindungen, für die die USB 3.1 Gen 1 Geschwindigkeit ausreicht, kann man nach wie vor lange passive und damit preiswerte Kabel einsetzen, die an beiden Seiten einen C-Type-Connector haben. Das USB3 Vision Gremium wird darauf hinwirken, dass die verschiedenen Kabeltypen für Gen 1 und Gen 2 optisch klar unterscheidbar sind, um Verwirrung bei Kunden zu vermeiden. Kameras und Kabel, die tatsächlich die volle USB 3.1 Gen 2 Bandbreite liefern, sind teurer als die heutigen USB 3.0-Produkte. Daher wird es auch in Zukunft Kameras geben, die nur die USB 3.1 Gen 1 Geschwindigkeit unterstützen, und die man mit passiven Kabeln betreiben kann. Diese Kameras werden aber im Gegensatz zu heute vermutlich mit einem C-Type-Connector ausgestattet sein. Beide Kameravarianten kann man gemischt an einem Hub betreiben.

Embedded Vision

Für den Mainstream-Markt scheint bis auf Weiteres kein Bedarf an neuen Bus-basierten Schnittstellen zu bestehen, da zunächst einmal USB 3.x vollständig ausgerollt werden muss. Ähnliches gilt für den High-End-Markt mit seinen Framegrabber-basierten Schnittstellen. Die Firmen der Branche haben in den vergangenen Jahren viel Geld in die neuen Schnittstellen investiert, das erst einmal ´zurückverdient´ werden muss. Es gibt allerdings eine ganz andere Ecke der Branche, in der sich die Notwendigkeit einer neuen Schnittstelle herauskristallisiert, und zwar bei den Embedded Systems. Die aktuellen embedded Prozessoren sind inzwischen so rechenstark, dass sie in etlichen Bildverarbeitungs-Anwendungen den PC ersetzen können. Dies führt häufig zu einer Systemkonfiguration, wo eine oder mehrere Einplatinen-Kameras zusammen mit einer Rechnerkarte dicht beieinander in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind. Und für diesen Fall sind die existierenden Schnittstellen nicht besonders gut geeignet, weil häufig ihr Gegenstück auf der Seite des embedded Prozessors fehlt oder zu viel Overhead erzeugt. Zur Verdeutlichung des Problems stelle man sich den Einsatz von Gigabit Ethernet zur Überbrückung von 10 bis 30cm Abstand zwischen Kamera und embedded Rechner vor. Das von der G3 Dachorganisation der Standardisierungsgremien getragene Future Standards Forum hat eine Studiengruppe gegründet, um Anforderungen und Lösungsmöglichkeiten für ein solches embedded Interface zu definieren. Mögliche Kandidaten wären z.B. das MIPI CSI-2/3 Interface oder PCIe, die beide in vielen embedded Prozessoren standardmäßig vorhanden sind. Das Ziel ist es, ein zu den bestehenden Schnittstellen weitgehend kompatibles Interface zu definieren, um maximale Wiederverwendung von bestehendem Wissen und Infrastruktur bei Kunden und Lieferanten zu gewährleisten.

GenICam

Fast alle aktuellen Schnittstellenprotokolle (GigE Vision, USB3 Vision, CL HS, CXP) basieren in ihrer Lagen-Struktur auf GenICam, was bedeutet, dass sich die Schnittstellenprotokolle als Transport Layer um die Bewegung von Video und Control Daten kümmern, während sich die darüber liegende GenICam-Schicht um die Bedeutung der Daten kümmert, also z.B. Kamera-Features standardisiert. Das hat zur Folge, dass aus Kundensicht Kameras trotz verschiedener Schnittstellen softwaretechnisch sehr ähnlich behandelt werden können. Das GenICam Standardgremium stellt eine von fast alle Herstellern genutzte Referenzimplementierung zur Verfügung, die mit dem Sprung auf Version 3.0 eine massive Performancesteigerung erfahren hat, sowohl in Hinblick auf schnelles Laden der in den Kameras gespeicherten XML-Selbstbeschreibungsdatei als auch auf geringeren Speicherbedarf. Damit ist GenICam auch für embedded Systems gut gerüstet.

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Basler AG
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