Tipps und Tricks beim Einsatz von Gigabit-Ethernet for Machine Vision in der Praxis

Anbieter zum Thema

ACTRON AG

SAB Bröckskes GmbH & Co KG

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

STEMMER IMAGING AG

These 5: Kameras an mehreren Netzwerkschnittstellen eines Rechners müssen unterschiedlichen Sub-Netzen angehören.

Oft werden mehrere Kameras über separate Netzwerkschnittstellen direkt, d.h. ohne Switch in die Anwendung integriert, um maximale Performance zu erzielen. Dabei ist zu beachten, dass die Schnittstellen in unterschiedlichen Subnetzen liegen müssen. Wenn dies nicht der Fall ist und zwei oder mehr Schnittstellen zum gleichen Subnetz gehören, so werden nur die Kameras an einer der Schnittstellen gefunden.

Das Problem liegt darin begründet, dass das GigE-Vision-Protokoll so genannte Device Discovery Broadcast-Pakete verwendet, um die Geräte im lokalen Sub-Netz zu finden. Windows verschickt jedoch Broadcast-Pakete nur auf einem Interface oder Subnet. Dies hat zur Folge, dass nur die Kameras an einem Interface gefunden werden, nicht aber Kameras an weiteren Schnittstellen. Abhilfe schaffen hier separate Sub-Netze bzw. Netzwerk-Schnittstellen.

These 6: Falsche Einstellung der Empfangs- bzw. Sende-Buffer der Netzwerkkarte führt zu fehlerhaften Bildern.

Bei hoher Datenlast können die Empfangs-Buffer auf der Netzwerkkarte überlaufen und Datenpakete somit verloren gehen. In solchen Fällen tritt bei Kameras, die diese Funktion unterstützen, ein so genannter PacketResend-Mechanismus in Aktion. Dadurch wird zusätzliche Last im Netzwerk generiert. Bei Kameras, welche diese Funktion nicht unterstützen, führt diese Situation zu fehlerhaften Bildern. Abhilfe kann das Erhöhen der Empfangs-Buffer in den Einstellungen der Netzwerkkarte schaffen. In der Regel ist hier das Maximum von 2048 die optimale Wahl.

These 7: Netzwerkkabel ist nicht gleich Netzwerkkabel.

Bei Netzwerkkabeln gibt es neben der Kategorisierung (Cat5e, Cat6, Cat7) auch Unterschiede in der Schirmung, dem Aderquerschnitt etc. Generell ist Gigabit Ethernet auf 90 m zuzüglich der beidseitigen Stecker spezifiziert. Allerdings ist Kabel nicht gleich Kabel. In Tests hat sich z.B. gezeigt, dass ein 100 m langes Cat6-Patchkabel zu anderen Ergebnissen führt als ein Installationskabel mit 100 m Länge. Leider kann man hier keine pauschale Aussage treffen, welches Kabel gut und welches schlecht ist. Im Endeffekt bleibt hier nur die Möglichkeit, das entsprechende Kabel zu vermessen, um eine Aussage über die Qualität zu bekommen. Darüber hinaus gibt es natürlich robotertaugliche oder schleppkettentaugliche Kabel, die gesondert betrachtet werden müssen. Man kann also nicht pauschal davon ausgehen, dass man mit jedem beliebigem 100-m-Cat5e-Kabel auch tatsächlich 100 MByte/s übertragen kann.

These 8: Switch ist nicht gleich Switch.

Bei der Auswahl eines Switches, wie sie in GigE-Netzwerken häufig eingesetzt werden, wird man überhäuft mit einer Fülle technischer Daten, die von Hersteller zu Hersteller stark variieren und nicht zwangsläufig vergleichbar sind. Wichtig für die leistungsstarke Übertragung von GigE Vision-Datenströmen sind dabei nur einige wenige, aber entscheidende Kriterien.

Zunächst sollte ein Switch in der Lage sein, so genannte JumboFrames zu übertragen. In der Regel sind Ethernet-Pakete etwa 1500 Byte groß. Um ein Bild zu übertragen, werden viele solcher Pakete geschickt. Mit jedem Paket wird aber ein gewisser Overhead versendet. Daher kann man die Leistung eines Systems steigern, indem man größere Pakete verwendet. Dies setzt allerdings voraus, dass sowohl alle Komponenten wie etwa jeder Switch zwischen Kamera und Host sowie auch die Netzwerkkarte eben diese großen Pakete unterstützen.

Ebenfalls entscheidend ist, ob ein Switch „verwaltbar“ ist oder nicht. Wenn ein Switch „managed“ ist, so bedeutet dies, dass das er eine Konfiguration der Switch-Hardware zulässt, was in der Regel über eine Web-Oberfläche realisiert wird. Mit dieser Oberfläche kann der Anwender beispielsweise überprüfen, ob an dem Port, an dem seine Kamera angeschlossen ist, Fehler auftreten, was eventuell auf ein defektes Kabel schließen lassen würde. Außerdem kann man den Status des Switches auch aus der Software abfragen und so schneller und gezielter auf Fehler wie z.B. einen abfallenden Link an dem Port reagieren. In Multicast-Systemen muss der Switch zudem ein so genannter Layer3-Switch sein und UDP-Multicast unterstützen.

These 9: Die eingesetzte Software soll möglichst vielseitig sein.

Last but not least ist die Software in einem GigE-Vision-System entscheidend. Obwohl GigE-Vision ein Hersteller-übergreifender Standard ist, sind die SDKs (Software Development Kit, System Development Kit) der einzelnen Kamera-Hersteller heute in der Regel an die Kameras der eigenen Marke gebunden. Nur einige wenige unabhängige SDKs, wie etwa Common Vision Blox von STEMMER IMAGING, unterstützen GigE-Vision-Kameras herstellerübergreifend. Erst dadurch kommt der Nutzen eines übergreifenden Standards voll zur Geltung.

These 10: Anwender-Hilfe in Sachen GigE Vision ist verfügbar.

Von Beginn an war STEMMER IMAGING maßgeblich an der Definition von GigE Vision beteiligt und weiß daher um die Komplexität von GigE Vision. Um das Potenzial dieser Technologie voll auszuschöpfen und die Entwicklungszeit beim Anwender zu reduzieren, ist eine Zusammenarbeit mit bzw. die Unterstützung durch einem/einen erfahrenen Bildverarbeitungsanbieter von Hard- und Software empfehlenswert.

*Dipl.-Ing. Rupert Stelz ist Mitglied des GigE Vision Technical Committees und Senior-Entwickler bei der STEMMER IMAGING, Puchheim.

(ID:359869)