GigE Flächenkameras für die industrielle Bildverarbeitung
GigE Vision überträgt Bilddaten über gewöhnliches Ethernet. Es braucht keinen Frame Grabber, ein freier Netzwerkanschluss im Rechner genügt, und das Kabel darf bis zu 100 Meter lang sein. Viele Modelle beziehen ihren Strom über dasselbe Kabel. Das macht GigE zur einfachsten Lösung, solange die Datenrate unter rund 110 Megabyte je Sekunde bleibt.
Im Sortiment stehen 197 Modelle mit Auflösungen von 0,3 bis 151 Megapixel. 114 Modelle liefern ein monochromes Bild, 85 ein farbiges, 3 arbeiten im nahen Infrarot. Neben unserem Standardsortiment liefern wir auf Anfrage selbstverständlich auch alle anderen bekannten Marken, exakt auf Ihre Anforderungen zugeschnitten.
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Produkte im Überblick
GigE auslegen: was durch ein Gigabit wirklich passt
GigE Vision ist die verbreitetste Schnittstelle in der Bildverarbeitung, weil sie ohne Einsteckkarte auskommt und 100 Meter Kabel erlaubt. Der Preis dafür ist eine harte Obergrenze bei der Datenrate. Ob Ihre Anwendung darunter bleibt, entscheidet sich nicht am Datenblatt der Kamera, sondern an einer kurzen Rechnung. Diese Seite führt sie durch. Alle Schnittstellen im Vergleich zeigt die Oberkategorie Flächenkameras.
Die Obergrenze und wie man sie prüft
Ein Gigabit je Sekunde entspricht rechnerisch 125 Megabyte je Sekunde. Nach Abzug der Protokollköpfe bleiben in der Praxis rund 110 Megabyte je Sekunde nutzbar. Die benötigte Datenrate ergibt sich aus Pixelzahl mal Bytes je Pixel mal Bildrate. Bei 8 Bit Monochrom ist ein Pixel ein Byte, bei 12 Bit sind es zwei, bei Farbe mit 8 Bit je Kanal drei.
| Auflösung | Monochrom, 8 Bit | Monochrom, 12 Bit | Farbe, 8 Bit je Kanal |
|---|---|---|---|
| 0,4 MP | rund 275 fps | rund 137 fps | rund 91 fps |
| 2 MP | rund 55 fps | rund 27 fps | rund 18 fps |
| 5 MP | rund 22 fps | rund 11 fps | rund 7 fps |
| 12 MP | rund 9 fps | rund 4 fps | rund 3 fps |
| 20 MP | rund 5 fps | rund 2 fps | rund 1 fps |
| 65 MP | rund 1,7 fps | unter 1 fps | unter 1 fps |
Die Werte sind Grenzen der Schnittstelle, keine Kameradaten. Eine Kamera mit hoher Auflösung kann intern deutlich schneller sein, kommt über GigE aber nicht schneller heraus. Wer mehr braucht, verkleinert den Bildausschnitt, senkt die Bittiefe oder wechselt auf 10 GigE beziehungsweise CoaXPress.
Mehrere Kameras an einem Strang
Der häufigste Auslegungsfehler betrifft nicht eine einzelne Kamera, sondern mehrere. Hängen vier Kameras an einem Switch, der über eine einzige Gigabit-Leitung mit dem Rechner verbunden ist, teilen sich alle vier dieselben 110 Megabyte je Sekunde. Jede Kamera darf dann nur ein Viertel davon belegen.
Es gibt drei saubere Wege aus dieser Enge. Erstens je Kamera eine eigene Netzwerkkarte oder einen eigenen Anschluss einer Mehrportkarte. Zweitens ein Switch mit 10-Gigabit-Anbindung zum Rechner, während die Kameras mit einem Gigabit angeschlossen bleiben. Drittens die Kameras zeitlich versetzt auslösen, sodass nie zwei gleichzeitig senden. Der dritte Weg kostet nichts, verlängert aber die Taktzeit.
Netzwerkeinstellungen, die keine Kür sind
Eine GigE Kamera läuft an einer nicht angepassten Netzwerkkarte scheinbar, verliert unter Last aber Pakete, und das äußert sich in fehlenden Bildzeilen statt in einer Fehlermeldung. Vier Punkte gehören zur Inbetriebnahme: Jumbo Frames auf Kamera, Karte und Switch gleichzeitig einschalten, denn Standardpakete fassen 1500 Byte Nutzdaten und Jumbo Frames typischerweise 9000. Die Empfangspuffer im Treiber auf den Höchstwert setzen. Die Bildverarbeitung vom Firmennetz trennen, weil fremder Verkehr von derselben Bandbreite abgeht. Und die Kamera fest adressieren, damit sie nach einem Neustart wieder unter derselben Adresse erreichbar ist.
Stromversorgung über das Netzwerkkabel
Power over Ethernet spart die zweite Leitung. Nach IEEE 802.3af stehen am Gerät rund 12,95 Watt zur Verfügung, nach 802.3at rund 25,5 Watt. Für kompakte Kameras genügt das, Modelle mit großen Sensoren oder aktiver Kühlung liegen darüber. Achten Sie außerdem auf das Gesamtbudget des Switches: Acht Anschlüsse mit je 12,95 Watt ergeben mehr als 100 Watt, und nicht jeder Switch liefert das über alle Anschlüsse zugleich. Passende Kabel und Netzteile stimmen wir auf den Aufbau ab.
Auflösung, Sensorgröße und Objektiv
Die Pixelzahl folgt aus dem kleinsten Merkmal, das Sie sicher erkennen müssen. Als Faustregel gelten drei Pixel je Merkmal für eine Anwesenheitsprüfung und zehn Pixel je Merkmal für eine Messung mit Toleranzangabe. Ein Beispiel: Ein Bauteil ist 100 Millimeter breit, das kleinste Merkmal misst 0,2 Millimeter und soll vermessen werden. 100 geteilt durch 0,2 sind 500 Merkmale, mal 10 Pixel ergibt 5000 Pixel Sensorbreite, also eine Kamera im Bereich um 20 Megapixel.
Die zweite Größe ist die Sensordiagonale, im Sortiment überwiegend von 1/4 Zoll bis 1/1.7 Zoll. Sie bestimmt, welches Objektiv passt, denn dessen Bildkreis muss die Diagonale vollständig abdecken. Ein zu kleiner Bildkreis erzeugt dunkle Bildecken. Dazu gehört eine auf die Oberfläche abgestimmte Beleuchtung, denn kurze Belichtungszeiten bei hoher Bildrate verlangen viel Licht.
Wann GigE die falsche Wahl ist
GigE passt nicht, wenn die berechnete Datenrate über 110 Megabyte je Sekunde liegt, wenn der Auslösezeitpunkt auf Mikrosekunden genau festliegen muss oder wenn viele schnelle Kameras an einem Rechner zusammenlaufen. Für den ersten Fall ist 10 GigE der nächste Schritt, für den zweiten Camera Link oder CoaXPress mit einem Frame Grabber. Bei Endlosmaterial auf einer Bahn führt der Weg zu den Zeilenkameras. Das gesamte Programm zeigt die Produktübersicht.
Häufige Fragen zu GigE Flächenkameras
Wie viel Datenrate schafft GigE wirklich?
Brutto ein Gigabit je Sekunde, rechnerisch 125 Megabyte. Nach Abzug der Protokollköpfe rechnen Sie mit rund 110 Megabyte je Sekunde. Prüfen Sie Ihre Anwendung mit Pixelzahl mal Bytes je Pixel mal Bildrate, bevor Sie ein Modell auswählen.
Wie viele Kameras kann ich an einen Switch hängen?
Technisch viele, praktisch begrenzt die Leitung zum Rechner. Vier Kameras an einem Switch mit einer Gigabit-Anbindung teilen sich 110 Megabyte je Sekunde. Entweder Sie geben jeder Kamera einen eigenen Anschluss am Rechner, verwenden einen Switch mit 10-Gigabit-Anbindung oder lösen die Kameras zeitlich versetzt aus.
Brauche ich Jumbo Frames?
Ja, sobald die Datenrate nennenswert wird. Ohne Jumbo Frames zerlegt die Kamera jedes Bild in sehr viele kleine Pakete, das belastet den Prozessor und führt unter Last zu Paketverlusten. Die Einstellung muss an Kamera, Netzwerkkarte und Switch gleichzeitig aktiv sein, sonst greift sie nicht.
Reicht Power over Ethernet für meine Kamera?
Nach IEEE 802.3af stehen am Gerät rund 12,95 Watt bereit, nach 802.3at rund 25,5 Watt. Kompakte Kameras kommen damit aus. Achten Sie zusätzlich auf das Gesamtbudget des Switches, das bei vielen belegten Anschlüssen zuerst an seine Grenze kommt.
Wann sollte ich auf 10 GigE wechseln?
Sobald die berechnete Datenrate über 110 Megabyte je Sekunde liegt oder mehrere schnelle Kameras zusammenkommen. 10 GigE nutzt dieselbe Kabeltechnik, erlaubt ebenfalls 100 Meter und bietet die zehnfache Bandbreite. Eine 10-Gigabit-Netzwerkkarte im Rechner ist Voraussetzung.
Liefern Sie auch Marken außerhalb des Sortiments?
Ja. Im Shop ist unser Standardsortiment gelistet. Auf Anfrage liefern wir selbstverständlich auch alle anderen bekannten Marken der industriellen Bildverarbeitung sowie Sonderausführungen, exakt auf Ihre Anforderungen zugeschnitten.