Hoe bereik je een hogere framerate?

Framerate verwijst naar het aantal frames (of beelden) dat een camera per seconde vastlegt, meestal gemeten in FPS (Frames per Second). Een camera met 60 fps legt bijvoorbeeld 60 afzonderlijke beelden per seconde vast.

2. Data Throughput

2.a. Interfacetype
De gegevensinterface, zoals USB 3.0, GigE of CoaXPress, heeft een directe invloed op de hoeveelheid beeldgegevens die per seconde kan worden overgedragen. Voor sensoren met een hoge resolutie zijn interfaces met een hogere bandwidth vereist om hoge framesnelheden te behouden.

2.b. Packet Size
In GigE Vision beïnvloedt de GVSP-pakketgrootte hoe efficiënt gegevens worden verzonden. Grotere pakketten, ook wel Jumbo Frames genoemd, verminderen de protocoloverhead door meer gegevens per pakket te verzenden. Dit verbetert de doorvoer, met name bij hoge-resolutiebeelden, door het aantal benodigde pakketten per frame te verlagen en een snellere, efficiëntere gegevensoverdracht mogelijk te maken.

2.c. Kabellengte
De lengte van industriële kabels kan de framesnelheid in industriële camera's beïnvloeden door signaalverslechtering over langere afstanden te veroorzaken. Naarmate kabels langer worden, kan de gegevensintegriteit afnemen, wat leidt tot een lagere bandbreedte of lagere framesnelheden. Om de prestaties te behouden, zijn hoogwaardige kabels en connectoren essentieel.

2.d. Externe componenten
Externe componenten zoals framegrabbers, switches en netwerkapparaten kunnen een directe invloed hebben op de framesnelheid. Als deze apparaten de vereiste bandbreedte niet aankunnen of niet goed zijn afgestemd op de interface van de camera, kunnen ze databottlenecks, framedrops of lagere opnamesnelheden veroorzaken. Zorgen dat alle externe hardware van hoge kwaliteit is en de juiste classificatie heeft, dit is essentieel voor het handhaven van de volledige framesnelheid.

2.e. Meerdere camera's
Bij gebruik van meerdere camera's is het belangrijk om rekening te houden met de totale beschikbare bandbreedte. Elke camera heeft een bepaalde hoeveelheid bandbreedte nodig om zijn data te verzenden. Als meerdere camera's streamen met hoge resoluties of framesnelheden, kan de gecombineerde databelasting de capaciteit van de verbinding of het netwerk overschrijden. Dit kan leiden tot framedrops of verminderde prestaties, omdat het systeem moeite heeft om de totale datadoorvoer te beheren. Zorgen dat de interface en het netwerk de gecombineerde eisen aankunnen, is cruciaal voor het handhaven van een optimale framesnelheid en synchronisatieprestaties op alle apparaten.

2.f. Synchronisatie en triggering
Getriggerde opnamemodi, waarbij frame-acquisitie gekoppeld is aan externe gebeurtenissen zoals het signaal van een sensor of een ingesteld tijdsinterval, kunnen de framesnelheid beperken vanwege de noodzaak van nauwkeurige synchronisatie. Dit geldt met name wanneer er meerdere apparaten bij betrokken zijn, aangezien het coördineren van opnametijden de framesnelheid op alle apparaten kan beïnvloeden. De timing en frequentie van triggers, evenals gedeelde bandbreedte of strikte synchronisatievereisten, kunnen de algehele systeemprestaties en -doorvoer verminderen wanneer snelle opnames nodig zijn.

4. Beeldacquisitieconfiguraties

4.a. Region of Interest (ROI)
Door de camera te beperken tot een specifieke ROI (region of interest) wordt het aantal pixels dat per frame wordt gelezen, verminderd, waardoor de databelasting afneemt en hogere framesnelheden mogelijk zijn. Dit is een veelgebruikte methode om de snelheid te optimaliseren zonder belangrijke visuele informatie in het beeldgebied op te offeren.

4.b. Belichtingstijd
Langere belichtingstijden verlagen de framesnelheid omdat de sensor gedurende een langere periode actief licht opvangt voordat het volgende frame kan worden gestart. Kortere belichtingen worden meestal gebruikt wanneer hoge framesnelheden nodig zijn. Korte belichtingen kunnen echter intense belichting vereisen om de beeldkwaliteit te behouden, vooral in scenario's met snelle bewegingen of in omgevingen met weinig licht.

4.c. Binning en Decimatie
Binning en decimatie zijn twee technieken die worden gebruikt om de beeldresolutie en het datavolume te verminderen en zo de framesnelheid te verhogen. Binning werkt door aangrenzende pixels te combineren tot één "superpixel". Dit verlaagt de resolutie, maar vermindert de hoeveelheid data die moet worden gelezen en verzonden aanzienlijk. Decimatie daarentegen slaat pixels over tijdens het uitlezen, waardoor de beeldgrootte wordt verkleind en de gegevensoverdracht wordt versneld. Beide methoden ruilen beelddetails in voor prestaties, waardoor ze ideaal zijn voor toepassingen waar snelheid belangrijker is dan een hoge resolutie.

4.d. Pixelformaat
Camera's kunnen beeldgegevens in verschillende pixelformaten uitvoeren, zoals 8-bits, 10-bits of hoger. Hoewel hogere bitdieptes het dynamische bereik en de kleurechtheid verbeteren, verhogen ze ook de datagrootte per frame. Dit kan de haalbare framesnelheid verlagen als er onvoldoende bandbreedte of verwerkingskracht is.

4.e. Beeldverwerking
Ingebouwde beeldverwerkingstaken, zoals witbalans, gammacorrectie, ruisonderdrukking, enz., kunnen de framesnelheid verlagen, omdat de interne bronnen van de camera worden gedeeld tussen beeldopname en -verwerking. Bovendien kunnen automatische functies zoals automatische belichting, automatische witbalans en automatische versterking latentie veroorzaken door realtime aanpassingen tussen frames. Een zorgvuldige configuratie van deze instellingen is essentieel om te voorkomen dat de prestaties van de camera onbedoeld worden beperkt.

Hier volgen enkele strategieën en overwegingen die u kunnen helpen bij het oplossen van problemen en het verhogen van de framesnelheid van uw industriële camera-opstelling.

• Controleer de kabel- en camerastatus: Begin met de basis door te controleren of de fysieke componenten niet beschadigd zijn.
• Test met Galaxy Viewer: Controleer of het probleem bij de camera-instellingen of de code ligt. Galaxy Viewer helpt bij het diagnosticeren of de camera correct werkt.
• Gebruik een frameratecalculator: Gebruik een frameratecalculator om de maximaal mogelijke framerate te berekenen op basis van de instellingen van je camera (resolutie, belichting, enz.) om te beoordelen of aanpassingen nodig zijn.
• Zorg voor voldoende bandwidth: Controleer of er voldoende bandbreedte is voor de datatransmissie van de camera. A. Monitor meerdere camera's. Test de cameraprestaties afzonderlijk om netwerkcongestie uit te sluiten. B. Controleer netwerkcongestie: Zorg ervoor dat netwerkapparaten (zoals switches en routers) de beschikbare bandbreedte niet beperken. Probeer de camera rechtstreeks op de pc aan te sluiten om netwerkcongestie uit te sluiten.
• Verlaag de ROI:Het beperken van het interessegebied vermindert de databelasting, wat helpt bij het verbeteren van de framerate.
• Gebruik Binning/Decimatie: Het verlagen van de beeldresolutie met behulp van deze methoden versnelt de dataoverdracht en Verhoogt de framesnelheid.
• Kortere belichtingstijd: Kortere belichtingstijden kunnen de framesnelheid verhogen, maar voor de duidelijkheid is mogelijk meer belichting nodig.
• Pixelformaat wijzigen: Het verkleinen van de bitdiepte (bijv. 8-bits in plaats van 10-bits) vermindert de datagrootte per frame, waardoor hogere framesnelheden mogelijk zijn.
• Pakketgrootte vergroten: Grotere pakketten verminderen de overhead, waardoor de efficiëntie van de gegevensoverdracht toeneemt.
• DeviceLinkThroughputLimitMode (USB 3.0) uitschakelen
  Deze instelling is mogelijk standaard ingeschakeld en kan de datadoorvoer van uw camera beperken.
• Jumboframes (GigE) inschakelen: Zorg ervoor dat Jumboframes zijn ingeschakeld voor een efficiëntere gegevensoverdracht.
• Zorg voor voldoende systeembronnen: Zorg ervoor dat de CPU, RAM en andere systeembronnen voldoende zijn voor realtime gegevensverwerking.
• Beeldverwerkingsinstellingen optimaliseren: Schakel onnodige beeldverwerkingsfuncties (zoals automatische belichting of ruisonderdrukking) uit die de framesnelheid kunnen vertragen.
• Netwerkinfrastructuur upgraden: Overweeg switches of netwerkapparaten te upgraden om hogere datasnelheden te ondersteunen en netwerkknelpunten te verminderen. "