¿Cómo lograr una mayor velocidad de fotogramas?

La frecuencia de imagen se refiere al número de fotogramas (o imágenes) que una cámara captura por segundo, normalmente medido en FPS (fotogramas por segundo). Por ejemplo, una cámara que funciona a 60 fps captura 60 imágenes individuales cada segundo.

2. Rendimiento de datos

2.a. Tipo de interfaz

La interfaz de datos, como USB 3.0, GigE o CoaXPress, impacta directamente en la cantidad de datos de imágenes que se pueden transferir por segundo. Para sensores de alta resolución, se requieren interfaces con mayor ancho de banda para mantener altas frecuencias de imagen.

2.b. Tamaño de paquete

En GigE Visión, el tamaño del paquete GVSP afecta la eficiencia de la transmisión de datos. Los paquetes más grandes, conocidos como Jumbo Frames, reducen la sobrecarga del protocolo al enviar más datos por paquete. Esto mejora el rendimiento, especialmente en imágenes de alta resolución, al disminuir la cantidad de paquetes necesarios por imagen y permitir una transferencia de datos más rápida y eficiente.

2.c. Longitud del cable

La longitud del cable industrial puede afectar la frecuencia de imagen en cámaras industriales debido a la degradación de la señal en distancias largas. A medida que los cables se alargan, la integridad de los datos puede verse afectada, lo que lleva a una reducción del ancho de banda o a frecuencias de imagen más bajas. Para mantener el rendimiento, es esencial utilizar cables y conectores de alta calidad.

2.d. Componentes externos

Los componentes externos como frame grabbers, switches y dispositivos de red pueden impactar directamente en la frecuencia de imagen. Si estos dispositivos no pueden manejar el ancho de banda requerido o no están correctamente adaptados a la interfaz de la cámara, pueden causar cuellos de botella de datos, pérdida de imágenes o velocidades de captura más bajas. Garantizar que todo el hardware externo sea de alta calidad y esté correctamente certificado es esencial para mantener el rendimiento total de la frecuencia de imagen.

2.e. Múltiples cámaras

Al utilizar múltiples cámaras, es importante tener en cuenta el ancho de banda total disponible. Cada cámara requiere una cierta cantidad de ancho de banda para transmitir sus datos. Si varias cámaras transmiten a altas resoluciones o frecuencias de imagen, la carga de datos combinada puede superar la capacidad de la conexión o la red. Esto puede resultar en pérdida de imágenes o reducción del rendimiento, ya que el sistema lucha por gestionar el rendimiento de datos total. Asegurarse de que la interfaz y la red puedan manejar las demandas combinadas es fundamental para mantener un rendimiento óptimo de frecuencia de imagen y sincronización en todos los dispositivos.

2.f. Sincronización y disparo

Los modos de captura por disparo, donde la adquisición de imágenes está vinculada a eventos externos como la señal de un sensor o un intervalo de tiempo establecido, pueden limitar la frecuencia de imagen debido a la necesidad de una sincronización precisa. Esto es especialmente relevante cuando intervienen varios dispositivos, ya que coordinar los tiempos de captura puede afectar la frecuencia de imagen en todos los dispositivos. El tiempo y la frecuencia de los disparos, así como el ancho de banda compartido o los requisitos estrictos de sincronización, pueden reducir el rendimiento general del sistema y el rendimiento de datos cuando se requieren capturas a alta velocidad.

4. Configuraciones de adquisición de imágenes

4.a. Región de interés (ROI)

Limitar la cámara a un ROI (región de interés) específico reduce el número de píxeles leídos por fotograma, disminuyendo la carga de datos y permitiendo frecuencias de imagen más rápidas. Este es un método común para optimizar la velocidad sin sacrificar información visual clave en el área de imágenes.

4.b. Tiempo de exposición

Los tiempos de exposición más largos reducen la frecuencia de imagen porque el sensor está capturando luz durante más tiempo antes de poder iniciar el siguiente fotograma. Las exposiciones más cortas se utilizan normalmente cuando se requieren frecuencias de imagen altas. Sin embargo, las exposiciones cortas pueden requerir una iluminación intensa para mantener la calidad de la imagen, especialmente en escenarios de movimiento rápido o en entornos con poca luz.

4.c. Binning y decimación

El binning y la decimación son dos técnicas utilizadas para reducir la resolución de la imagen y el volumen de datos, aumentando así la frecuencia de imagen. El binning funciona combinando píxeles vecinos en un solo "superpíxel", lo que disminuye la resolución pero reduce significativamente la cantidad de datos que deben leerse y transmitirse. La decimación, por otro lado, omite píxeles durante la lectura, reduciendo de manera similar el tamaño de la imagen y acelerando la transferencia de datos. Ambos métodos sacrifican detalle de imagen a cambio de rendimiento, por lo que son ideales en aplicaciones donde la velocidad es más crítica que la resolución fina.

4.d. Formato de píxel

Las cámaras pueden generar datos de imágenes en varios formatos de píxel, como 8 bits, 10 bits o superiores. Si bien las mayores profundidades de bits mejoran el rango dinámico y la fidelidad del color, también aumentan el tamaño de los datos por fotograma, lo que puede reducir la frecuencia de imagen alcanzable si no se dispone de suficiente ancho de banda o potencia de procesamiento.

4.e. Procesamiento de imágenes

Las tareas integradas de procesamiento de imágenes, como el balance de blancos, corrección gamma, reducción de ruido, etc., pueden reducir la frecuencia de imagen, ya que los recursos internos de la cámara se comparten entre la captura y el procesamiento de imágenes. Además, las funciones automáticas como la autoexposición, el balance de blancos automático y la ganancia automática pueden introducir latencia debido a los ajustes en tiempo real entre fotogramas. Una configuración cuidadosa de estos parámetros es esencial para evitar limitar involuntariamente el rendimiento de la cámara.

Aquí hay varias estrategias y consideraciones para ayudar a solucionar problemas y aumentar la frecuencia de imagen de su configuración de cámara industrial.

• Verifique el estado del cable y la cámara: Comience por lo básico asegurándose de que los componentes físicos no estén dañados.
• Pruebe con Galaxy Viewer: Verifique si el problema está en la configuración de la cámara o en el código. Galaxy Viewer ayuda a diagnosticar si la cámara está funcionando correctamente.
• Utilice un Calculador de Frecuencia de Imagen: Utilice un calculador de frecuencia de imagen para calcular la frecuencia de imagen máxima posible según la configuración de su cámara (resolución, exposición, etc.) y evaluar si se requieren ajustes.
• Asegure suficiente ancho de banda: Verifique si hay suficiente ancho de banda para la transmisión de datos de la cámara. A. Monitoree varias cámaras: Pruebe el rendimiento de la cámara individualmente para descartar congestión en la red. B. Verifique la congestión de la red: Asegúrese de que los dispositivos de red (como switches y routers) no estén limitando el ancho de banda disponible. Intente conectar la cámara directamente al PC para descartar congestión en la red.
• Reduzca el ROI: Limitar la Región de Interés disminuye la carga de datos, ayudando a mejorar la frecuencia de imagen.
• Utilice Binning/Decimation: Reducir la resolución de imagen mediante estos métodos acelera la transferencia de datos e incrementa la frecuencia de imagen.
• Disminuya el tiempo de exposición: Tiempos de exposición más cortos pueden aumentar la frecuencia de imagen, pero puede requerirse más iluminación para mantener la claridad.
• Cambie el formato de píxel: Reducir la profundidad de bits (por ejemplo, 8 bits en lugar de 10 bits) reduce el tamaño de los datos por cuadro, permitiendo frecuencias de imagen más rápidas.
• Aumente el tamaño de los paquetes: Paquetes más grandes reducen la sobrecarga, aumentando la eficiencia de la transferencia de datos.
• Desactive DeviceLinkThroughputLimitMode (USB 3.0)
  Esta configuración puede estar habilitada por defecto y podría limitar el rendimiento de datos de su cámara.
• Active Jumbo Frames (GigE)
  Asegúrese de que Jumbo Frames estén habilitados para una transmisión de datos más eficiente.
• Asegure recursos de sistema adecuados: Asegúrese de que la CPU, la RAM y otros recursos del sistema sean suficientes para el procesamiento de datos en tiempo real.
• Optimice la configuración de procesamiento de imagen: Desactive funciones de procesamiento de imagen innecesarias (como autoexposición o reducción de ruido) que puedan ralentizar la frecuencia de imagen.
• Actualice la infraestructura de red: Considere actualizar los switches o dispositivos de red para soportar mayores tasas de datos y reducir los cuellos de botella en la red.