GigE Zeilenkameras für die industrielle Bildverarbeitung
GigE Zeilenkameras übertragen ihre 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. Das macht diese Schnittstelle zur einfachsten Lösung, solange die Datenrate unter etwa 100 MByte je Sekunde bleibt.
Im Sortiment stehen 12 Modelle mit Zeilenbreiten von 2048 bis 8192 Pixeln, monochrom oder farbig. 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
Auslegung einer GigE Zeilenkamera in der Praxis
GigE Vision überträgt Bilddaten über Standard Ethernet, also ohne Frame Grabber, ohne die sonst übliche Einsteckkarte im Rechner. Das vereinfacht die Verkabelung, setzt der Datenrate aber eine harte Obergrenze. Wer sie vorab durchrechnet, vermeidet den häufigsten Fehler in Zeilenkameraprojekten: eine Kamera, die auf dem Datenblatt passt, im Betrieb aber Zeilen verwirft.
In dieser Kategorie führen wir 12 Modelle, alle von HikRobot. Sechs sind Monochromkameras, sechs Farbkameras, sechs sind ausdrücklich GenICam konform. GenICam ist ein herstellerübergreifender Standard zur Beschreibung von Kameraparametern, der Kameras verschiedener Hersteller über dieselbe Softwareschnittstelle ansprechbar macht.
Die Bandbreitenrechnung als Auslegungsregel
Zuerst steht die Anwendung. Die benötigte Zeilenrate ergibt sich aus Bahngeschwindigkeit geteilt durch Ortsauflösung, also die Objektgröße je Pixel. Bei 2 Metern pro Sekunde und 0,1 mm je Pixel sind das 20.000 Zeilen pro Sekunde, also 20 kHz. Die Zeilenbreite folgt aus der Bahnbreite: 4096 Pixel decken bei 0,1 mm rund 410 mm ab.
Daraus wird die Datenrate: Zeilenbreite mal Bytes je Pixel mal Zeilenrate. Rechenbeispiel: 4096 Pixel mal 1 Byte bei 8 Bit Monochrom mal 25 kHz ergibt rund 102 MByte pro Sekunde, genau die praktische Obergrenze. Brutto liefert GigE rund 1 Gbit pro Sekunde, rechnerisch 125 MByte pro Sekunde, nach Abzug von Protokollköpfen bleiben netto etwa 100 bis 115 MByte pro Sekunde. Bei 12 Bit fallen 2 Byte je Pixel an, bei Farbe mit 8 Bit je Kanal 3 Byte.
| Konfiguration | Bytes je Pixel | Maximale Zeilenrate |
|---|---|---|
| 2048 Pixel, 8 Bit Monochrom | 1 | rund 48 kHz |
| 4096 Pixel, 8 Bit Monochrom | 1 | rund 24 kHz |
| 4096 Pixel, 12 Bit Monochrom | 2 | rund 12 kHz |
| 2048 Pixel, Farbe, 8 Bit je Kanal | 3 | rund 16 kHz |
| 4096 Pixel, Farbe, 8 Bit je Kanal | 3 | rund 8 kHz |
Die Werte sind Grenzen der Schnittstelle, keine Kameradaten. Die Zeilenrate ist bei diesen Modellen nicht hinterlegt. Nennen Sie uns Bahngeschwindigkeit und Ortsauflösung, dann prüfen wir sie modellbezogen.
Was die Angabe der Zeilenbreite bedeutet
Eine Angabe wie 4096 x 3 nennt zuerst die Pixel je Zeile, dann die Anzahl der Sensorzeilen. Bei Farbkameras liefern drei Zeilen die Kanäle Rot, Grün und Blau, die zum Farbbild verrechnet werden. Bei Monochromkameras erfassen über TDI, die zeitverzögerte Integration, mehrere Zeilen nacheinander dasselbe Detail und summieren die Signale auf. Das erhöht die Empfindlichkeit bei gleicher Beleuchtung, setzt aber ein Encodersignal voraus, das den Zeilentakt an den Vorschub koppelt.
| Zeilenbreite | Modelle | Anordnung |
|---|---|---|
| 4096 x 3 | 3 | Trilinear, RGB bei Farbe oder drei TDI Stufen bei Monochrom |
| 4096 x 2 | 2 | Bilinear bei hoher Auflösung |
| 2048 x 2 | 2 | Bilinear, niedrigere Datenrate |
| 4096 x 4 | 1 | Vier Zeilen, größte Empfindlichkeitsreserve |
| 2048 x 3 | 1 | Trilinear bei 2048 Pixeln |
| 2048 x 1 | 1 | Einzeilig, schlankste Datenrate |
| 8192 x 2 | 1 | Bilinear, breiteste Bahn im GigE Programm |
| 8192 x 3 | 1 | Trilinear bei 8192 Pixeln |
Netzwerkkonfiguration in der Praxis
Eine GigE Zeilenkamera an einer nicht konfigurierten Netzwerkkarte verliert Pakete, sobald die Last steigt. Vier Punkte sind verbindlich. Jumbo Frames: Standard Pakete fassen 1500 Byte Nutzdaten, Jumbo Frames typischerweise 9000 Byte, das entlastet den Prozessor, muss aber an Kamera, Netzwerkkarte und Switch zugleich aktiv sein. Empfangspuffer im Treiber auf Maximum, damit Lastspitzen abgefangen werden. Eine dedizierte Netzwerkkarte je Kamera, getrennt vom Firmennetz, denn Fremdverkehr geht von der Bandbreite ab. Kabelstrecke bis 100 m ohne Repeater, Power over Ethernet führt Strom und Daten auf einer Leitung.
Wann GigE passt und wann nicht
GigE passt, wenn die berechnete Datenrate mit Reserve unter 100 MByte pro Sekunde bleibt, wenn große Kabellängen gefragt sind und wenn kein PCIe Steckplatz für einen Frame Grabber frei ist. GigE passt nicht oberhalb dieser Grenze, bei sehr engen Latenzanforderungen oder wenn mehrere schnelle Kameras an einem Rechner zusammenlaufen.
| Situation | Empfehlung | Modelle |
|---|---|---|
| Klar unter 100 MByte/s | GigE, kein Frame Grabber nötig | 12 |
| Über der GigE Grenze | XoFLink | 8 |
| Vorhandene Grabber Infrastruktur | Camera Link | 6 |
| Koaxstrecke, feste Latenz | CoaXPress | 1 |
Karten für grabberbasierte Varianten führen wir unter Frame Grabber. Objektive, Beleuchtungen und Zubehör und Kabel stimmen wir auf die Kamera ab. Alle Bauformen zeigt die Oberkategorie Zeilenkameras, getaktete Prüfungen die Flächenkameras, das Lieferprogramm die Produktübersicht.
Häufige Fragen zu GigE Zeilenkameras
Wie berechne ich, ob meine Anwendung in eine GigE Verbindung passt?
Zeilenbreite mal Bytes je Pixel mal Zeilenrate. Bleibt das Ergebnis unter etwa 100 MByte pro Sekunde, reicht GigE. 4096 Pixel, 1 Byte und 25 kHz ergeben rund 102 MByte pro Sekunde, also bereits die Obergrenze.
Welche Zeilenrate brauche ich für meine Bahngeschwindigkeit?
Bahngeschwindigkeit geteilt durch Ortsauflösung. Bei 2 Metern pro Sekunde und 0,1 mm je Pixel sind 20 kHz nötig. Die Zeilenrate ist bei diesen Modellen nicht hinterlegt, wir prüfen sie auf Anfrage.
Brauche ich für eine GigE Zeilenkamera einen Frame Grabber?
Nein, eine Netzwerkkarte genügt. Wir empfehlen eine dedizierte Karte, die ausschließlich die Kamera bedient, damit kein Fremdverkehr Bandbreite belegt.
Warum bricht die Bildrate ein, obwohl die Rechnung passt?
Meist an der Netzwerkkonfiguration. Prüfen Sie Jumbo Frames, Empfangspuffer auf Maximalwert und eine eigene Netzwerkkarte. Erst danach ist die Kamera selbst verdächtig.
Was bedeutet eine Angabe wie 4096 x 3 bei der Zeilenbreite?
4096 Pixel je Zeile bei 3 Sensorzeilen. Bei Farbe liefern sie Rot, Grün und Blau, bei Monochrom erhöht die Mehrzeiligkeit über TDI die Empfindlichkeit, weil dasselbe Detail mehrfach erfasst und aufsummiert wird.
Wie lang darf das Kabel sein und ist eine separate Stromversorgung nötig?
Bis 100 m ohne Repeater. Power over Ethernet führt Strom und Daten über dieselbe Leitung, eine zusätzliche Versorgungsleitung entfällt.