Sådan opnår du en højere billedhastighed?

Billedhastighed henviser til antallet af frames (eller billeder), som et industrielt kamera optager pr. sekund, typisk målt i FPS (frames pr. sekund). Et kamera, der f.eks. kører ved 60 fps, optager 60 individuelle billeder hvert sekund.

2. Datagennemløb

2.a. Interfacetype

Datainterfacet, såsom USB 3.0, GigE eller CoaXPress, påvirker direkte, hvor meget billeddata der kan overføres pr. sekund. For sensorer med høj opløsning kræves interfaces med højere båndbredde for at opretholde høje billedhastigheder.

2.b. Pakkestørrelse

I GigE Vision påvirker GVSP-pakkestørrelsen, hvor effektivt data overføres. Større pakker, kendt som Jumbo Frames, reducerer protokoloverhead ved at sende mere data pr. pakke. Dette forbedrer gennemløbet, især ved billedbehandling i høj opløsning, ved at reducere antallet af pakker, der kræves pr. frame, og muliggøre hurtigere og mere effektiv dataoverførsel.

2.c. Kabellængde

Industrielt kabel længde kan påvirke billedhastighed i industrielle kameraer ved at forårsage signalforringelse over længere afstande. Efterhånden som kabler bliver længere, kan dataintegriteten blive påvirket, hvilket kan føre til reduceret båndbredde eller lavere billedhastigheder. For at opretholde ydeevnen er kabler og stik af høj kvalitet afgørende.

2.d. Eksterne komponenter

Eksterne komponenter som frame grabbers, switche og netværksenheder kan direkte påvirke billedhastighed. Hvis disse enheder ikke kan håndtere den nødvendige båndbredde eller ikke er korrekt afstemt med kameraets interface, kan de forårsage dataflaskehalse, tabte frames eller lavere optagelseshastigheder. Det er afgørende at sikre, at al ekstern hardware er af høj kvalitet og korrekt specificeret for at opretholde fuld ydeevne ved billedhastighed.

2.e. Flere kameraer

Ved brug af flere kameraer er det vigtigt at være opmærksom på den samlede tilgængelige båndbredde. Hvert kamera kræver en bestemt mængde båndbredde for at overføre sine data. Hvis flere kameraer streamer ved høje opløsninger eller billedhastigheder, kan den samlede databelastning overstige forbindelsens eller netværkets kapacitet. Dette kan resultere i tabte frames eller reduceret ydeevne, da systemet har vanskeligt ved at håndtere det samlede datagennemløb. Det er afgørende at sikre, at interfacet og netværket kan håndtere de samlede krav for at opretholde optimal billedhastighed og synkroniseringsydelse på tværs af alle enheder.

2.f.  Synkronisering og trigging

Triggerebaserede optagelsestilstande, hvor frameoptagelse er knyttet til eksterne hændelser såsom en sensors signal eller et fast tidsinterval, kan begrænse billedhastigheden på grund af behovet for præcis synkronisering. Dette gælder især, når flere enheder er involveret, da koordinering af optagelsestidspunkter kan påvirke billedhastigheden på tværs af alle enheder. Timingen og frekvensen af triggere samt delt båndbredde eller strenge synkroniseringskrav kan reducere den samlede systemydeevne og gennemløbet, når der kræves optagelser ved høj hastighed

4. Konfigurationer for billedoptagelse

4.a. Interesseområde (ROI)

Begrænsning af kameraet til et specifikt ROI (interesseområde) reducerer antallet af pixels, der aflæses pr. frame, hvilket mindsker databelastningen og muliggør højere billedhastigheder. Dette er en almindelig metode til at optimere hastigheden uden at gå på kompromis med vigtig visuel information i billedbehandlingsområdet.

4.b. Eksponeringstid

Længere eksponeringstider reducerer billedhastigheden, fordi sensoren aktivt optager lys i længere tid, før den kan starte den næste frame. Kortere eksponeringer anvendes typisk, når der er behov for høje billedhastigheder. Korte eksponeringer kan dog kræve kraftig belysning for at opretholde billedkvaliteten, især i situationer med hurtig bevægelse eller miljøer med svagt lys.

4.c. Binning og decimering

Binning og decimering er to teknikker, der anvendes til at reducere billedopløsning og datamængde og dermed øge billedhastigheden. Binning fungerer ved at kombinere nabopixels til én enkelt "superpixel", hvilket sænker opløsningen, men reducerer den datamængde, der skal aflæses og overføres, betydeligt. Decimering springer derimod pixels over under aflæsning, hvilket på tilsvarende vis reducerer billedstørrelsen og fremskynder dataoverførslen. Begge metoder bytter billeddetaljer for ydeevne, hvilket gør dem ideelle i applikationer, hvor hastighed er mere kritisk end høj opløsning.

4.d. Pixelformat

Kameraer kan udsende billeddata i forskellige pixelformater, såsom 8-bit, 10 bit eller højere. Selvom højere bitdybder forbedrer dynamisk område og farvegengivelse, øger de også datastørrelsen pr. frame, hvilket kan reducere den opnåelige billedhastighed, hvis dette ikke understøttes af tilstrækkelig båndbredde eller processorkraft.

4.e. Billedbehandling

Indbyggede billedbehandlingsopgaver, såsom hvidbalance, gammakorrektion, støjreduktion osv. kan reducere billedhastighederne, da kameraets interne ressourcer deles mellem billedoptagelse og behandling. Derudover kan automatiske funktioner som autoeksponering, automatisk hvidbalance og automatisk gain introducere forsinkelse på grund af justeringer i realtid mellem frames. Omhyggelig konfiguration af disse indstillinger er afgørende for at undgå utilsigtet at begrænse kameraets ydeevne.

Her er flere strategier og overvejelser, der kan hjælpe med at fejlfinde og øge billedhastigheden i din industrielle kameraopsætning.

• Kontrollér kabel- og kamerastatus: Start med det grundlæggende ved at sikre, at de fysiske komponenter ikke er beskadigede.
• Test med Galaxy Viewer: Kontrollér, om problemet skyldes kameraindstillingerne eller koden. Galaxy Viewer hjælper med at diagnosticere, om kameraet fungerer korrekt.
• Brug en billedhastighedsberegner: Brug en billedhastighedsberegner til at beregne den maksimalt mulige billedhastighed baseret på dit kameras indstillinger (opløsning, eksponering osv.) for at vurdere, om justeringer er nødvendige.
• Sørg for tilstrækkelig båndbredde: Kontrollér, om der er tilstrækkelig båndbredde til kameraets datatransmission. A. Overvåg flere kameraer: Test kameraets ydeevne enkeltvis for at udelukke netværksbelastning. B. Kontrollér netværksbelastning: Sørg for, at netværksenheder (såsom switche og routere) ikke begrænser den tilgængelige båndbredde. Prøv at tilslutte kameraet direkte til pc'en for at udelukke netværksbelastning.
• Reducer ROI: Begrænsning af interesseområdet reducerer databelastningen og bidrager til at forbedre billedhastigheden.
• Brug binning/decimering: Reduktion af billedopløsningen ved hjælp af disse metoder øger dataoverførselshastigheden og billedhastigheden.
• Reducér eksponeringstiden: Kortere eksponeringstider kan øge billedhastigheden, men der kan være behov for mere belysning for at opnå klarhed.
• Skift pixelformat: Reduktion af bitdybden (f.eks. 8-bit i stedet for 10-bit) reducerer datastørrelsen pr. frame, hvilket muliggør hurtigere billedhastigheder.
• Øg pakkestørrelsen: Større pakker reducerer overhead og øger effektiviteten af dataoverførslen.
• Deaktivér DeviceLinkThroughputLimitMode (USB 3.0)
  Denne indstilling kan være aktiveret som standard og kan begrænse kameraets datagennemløb.
• Aktivér Jumbo Frames (GigE)
  Sørg for, at Jumbo Frames er aktiveret for mere effektiv datatransmission.
• Sørg for tilstrækkelige systemressourcer: Sørg for, at CPU, RAM og andre systemressourcer er tilstrækkelige til databehandling i realtid.
• Optimér billedbehandlingsindstillinger: Deaktivér unødvendige billedbehandlingsfunktioner (såsom automatisk eksponering eller støjreduktion), der kan sænke billedhastigheden.
• Opgradér netværksinfrastrukturen: Overvej at opgradere switche eller netværksenheder for at understøtte højere datahastigheder og reducere flaskehalse i netværket.