Hvordan oppnå en høyere bildefrekvens?

Bildehastighet refererer til antall bilder (eller opptak) et industrielt kamera tar per sekund, vanligvis målt i FPS (bilder per sekund). Et kamera som kjører med 60 fps, tar for eksempel 60 enkeltbilder hvert sekund.

2. Datagjennomstrømning

2.a. Grensesnitttype

Datagrensesnittet, som USB 3.0, GigE eller CoaXPress, har direkte innvirkning på hvor mye bildedata som kan overføres per sekund. For høyoppløselige sensorer kreves grensesnitt med høyere båndbredde for å opprettholde høye bildehastigheter.

2.b. Pakkestørrelse

I GigE Vision påvirker GVSP-pakkestørrelsen hvor effektivt data overføres. Større pakker, kjent som Jumbo Frames, reduserer protokolloverhead ved å sende mer data per pakke. Dette forbedrer datagjennomstrømningen, spesielt ved høyoppløselig bildebehandling, ved å redusere antallet pakker som trengs per bilde og muliggjøre raskere og mer effektiv dataoverføring.

2.c. Kabellengde

Industriell kabellengde kan påvirke bildehastigheten i industrielle kameraer ved å forårsake signalforringelse over lengre avstander. Etter hvert som kablene blir lengre, kan dataintegriteten svekkes, noe som fører til redusert båndbredde eller lavere bildehastigheter. For å opprettholde ytelsen er kabler og kontakter av høy kvalitet avgjørende.

2.d. Eksterne komponenter

Eksterne komponenter som frame grabbere, svitsjer og nettverksenheter kan ha direkte innvirkning på bildehastigheten. Hvis disse enhetene ikke kan håndtere den nødvendige båndbredden eller ikke er riktig tilpasset kameraets grensesnitt, kan de forårsake dataflaskehalser, tapte bilder eller lavere opptakshastigheter. Det er avgjørende å sikre at all ekstern maskinvare er av høy kvalitet og riktig spesifisert for å opprettholde full ytelse ved bildehastighet.

2.e. Flere kameraer

Ved bruk av flere kameraer er det viktig å være oppmerksom på den totale tilgjengelige båndbredden. Hvert kamera krever en bestemt mengde båndbredde for å overføre dataene sine. Hvis flere kameraer strømmer ved høye oppløsninger eller bildehastigheter, kan den samlede databelastningen overstige kapasiteten til tilkoblingen eller nettverket. Dette kan føre til tapte bilder eller redusert ytelse, ettersom systemet strever med å håndtere den totale datagjennomstrømningen. Det er avgjørende å sikre at grensesnittet og nettverket kan håndtere de samlede kravene for å opprettholde optimal bildehastighet og synkroniseringsytelse på tvers av alle enheter.

2.f.  Synkronisering og triggering

Triggete opptaksmoduser, der bildeinnhenting er knyttet til eksterne hendelser som signalet fra en sensor eller et angitt tidsintervall, kan begrense bildehastigheten på grunn av behovet for presis synkronisering. Dette gjelder spesielt når flere enheter er involvert, ettersom koordinering av opptakstidspunkter kan påvirke bildehastigheten på tvers av alle enheter. Tidspunktet og frekvensen for triggere, samt delt båndbredde eller strenge synkroniseringskrav, kan redusere den samlede systemytelsen og datagjennomstrømningen når opptak med høy hastighet er nødvendig

4. Konfigurasjoner for bildeinnhenting

4.a. Interesseområde (ROI)

Å begrense kamera til et spesifikt ROI (interesseområde) reduserer antallet piksler som leses per bilde, noe som reduserer databelastningen og muliggjør høyere bildehastigheter. Dette er en vanlig metode for å optimalisere hastigheten uten å ofre viktig visuell informasjon i bildebehandlingsområdet.

4.b. Eksponeringstid

Lengre eksponeringstider reduserer bildehastigheten fordi sensoren aktivt fanger lys over en lengre periode før den kan starte neste bilde. Kortere eksponeringer brukes vanligvis når høy bildehastighet er nødvendig. Korte eksponeringer kan imidlertid kreve kraftig belysning for å opprettholde bildekvaliteten, særlig i scenarier med rask bevegelse eller omgivelser med svakt lys.

4.c. Binning og desimering

Binning og desimering er to teknikker som brukes for å redusere bildeoppløsning og datavolum, og dermed øke bildehastigheten. Binning fungerer ved å kombinere nabopiksler til én enkelt «superpiksel», noe som senker oppløsningen, men reduserer datamengden som må leses og overføres betydelig. Desimering hopper derimot over piksler under utlesing, noe som på tilsvarende måte reduserer bildestørrelsen og fremskynder dataoverføringen. Begge metodene bytter bildedetaljer mot ytelse, noe som gjør dem ideelle i applikasjoner der hastighet er viktigere enn høy oppløsning.

4.d. Pikselformat

Kameraer kan levere bildedata i ulike pikselformater, som 8-bit, 10 bit eller høyere. Selv om høyere bitdybder forbedrer dynamisk område og fargegjengivelse, øker de også datastørrelsen per bilde, noe som kan redusere den oppnåelige bildehastigheten dersom dette ikke støttes av tilstrekkelig båndbredde eller prosesseringskraft.

4.e. Bildebehandling

Innebygde bildebehandlingsoppgaver, som hvitbalanse, gammakorrigering, støyreduksjon osv., kan redusere bildehastigheten, ettersom kameraets interne ressurser deles mellom bildeopptak og behandling. I tillegg kan automatiske funksjoner som automatisk eksponering, automatisk hvitbalanse og automatisk forsterkning introdusere forsinkelse på grunn av sanntidsjusteringer mellom bilder. Nøye konfigurasjon av disse innstillingene er avgjørende for å unngå utilsiktet begrensning av kameraets ytelse.

Her er flere strategier og hensyn som kan bidra til å feilsøke og øke bildehastigheten i oppsettet for det industrielle kameraet ditt.

• Kontroller kabel- og kameraets tilstand: Start med det grunnleggende ved å sikre at de fysiske komponentene ikke er skadet.
• Test med Galaxy Viewer: Kontroller om problemet ligger i kamerainnstillingene eller koden. Galaxy Viewer bidrar til å diagnostisere om kameraet fungerer korrekt.
• Bruk en bildehastighetskalkulator: Bruk en bildehastighetskalkulator for å beregne maksimal mulig bildehastighet basert på kameraets innstillinger (oppløsning, eksponering osv.) for å vurdere om justeringer er nødvendige.
• Sørg for tilstrekkelig båndbredde: Kontroller om det er nok båndbredde for kameraets dataoverføring. A. Overvåk flere kameraer: Test kameraytelsen individuelt for å utelukke nettverksbelastning. B. Kontroller nettverksbelastning: Sørg for at nettverksenheter (som svitsjer og rutere) ikke begrenser tilgjengelig båndbredde. Prøv å koble kameraet direkte til PC-en for å utelukke nettverksbelastning.
• Reduser ROI: Begrensning av interesseområdet reduserer databelastningen, noe som bidrar til å forbedre bildehastigheten.
• Bruk binning/desimering: Redusering av bildeoppløsningen med disse metodene øker hastigheten på dataoverføringen og øker bildehastigheten.
• Reduser eksponeringstiden: Kortere eksponeringstider kan øke bildehastigheten, men det kan være nødvendig med mer belysning for god klarhet.
• Endre pikselformat: Redusering av bitdybden (f.eks. 8-bit i stedet for 10-bit) reduserer datastørrelsen per bilde, noe som muliggjør høyere bildehastigheter.
• Øk pakkestørrelsen: Større pakker reduserer overhead og øker effektiviteten i dataoverføringen.
• Deaktiver DeviceLinkThroughputLimitMode (USB 3.0)
  Denne innstillingen kan være aktivert som standard og kan begrense kameraets datagjennomstrømning.
• Aktiver Jumbo Frames (GigE)
  Sørg for at Jumbo Frames er aktivert for mer effektiv dataoverføring.
• Sørg for tilstrekkelige systemressurser: Sørg for at CPU, RAM og andre systemressurser er tilstrekkelige for databehandling i sanntid.
• Optimaliser innstillinger for bildebehandling: Deaktiver unødvendige funksjoner for bildebehandling (som automatisk eksponering eller støyreduksjon) som kan redusere bildehastigheten.
• Oppgrader nettverksinfrastrukturen: Vurder å oppgradere svitsjer eller nettverksenheter for å støtte høyere datahastigheter og redusere flaskehalser i nettverket.