حول آلية فقدان الحزم والأسباب في الكاميرات الصناعية

تلعب الكاميرات الصناعية دورًا حيويًا في أنظمة الرؤية الآلية. ومع ذلك، أثناء التقاط الصور ذات التردد العالي، يواجه المستخدمون غالبًا مشكلات مثل ظهور أشرطة سوداء، أو تمزق الصورة، أو عدم محاذاة الصور. وعادةً ما تكون جوهر هذه المشكلات مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بفقدان حزم البيانات أثناء نقل الصور.

ⅰ. العلاقة بين تمزق الصورة/الأشرطة السوداء وفقدان الحزم

الظواهر الشائعة:

• تظهر الصور بشكل مجزأ أو ممزق أو غير محاذٍ؛

• تظهر أشرطة سوداء أو مناطق أفقية غير متصلة على الصور؛

• تُعرض الصور بشكل متقطع، أو تشوه الشاشة، أو ظهور صور شبحية.

معظم هذه المشكلات ترتبط بمشكلة تقنية أساسية واحدة هي فقدان الحزم.

ⅱ.  ما هو فقدان الحزم؟ — تشبيه مبسط: نظام توصيل البريد السريع

هذا هو أ أ تشبيه ر نموذج ، سي قارن d عملية التقاط الصور ونقلها إلى شركة شحن تُسلّم الطرود :

• حزم بيانات الصور = الطرود البريدية

• الإشارات المتقطعة/نقل الشبكة = مركبات التوصيل

• وحدة المعالجة المركزية/ذاكرة التخزين المؤقت = موظفو فرز الطرود

• عرض الصورة = استلام العميل للطرد وفتحه

 1. فقدان الحُزم بسبب "تصادم المركبات" أثناء نقل الشبكة

في حلول منفذ GigE التقليدية، تقوم الكاميرات الصناعية بتقسيم بيانات الصور باستمرار إلى عدة حزم صغيرة وإرسالها إلى بطاقة الشبكة في الحاسوب عبر الإيثرنت. ويشبه هذا الأمر شركة تستخدم العديد من المركبات الصغيرة لنقل الطرود، حيث تحمل كل مركبة كمية قليلة جداً وتخرج وتدخل الطرق السريعة بشكل متكرر (الإشارات المتقطعة):

• إذا كانت وتيرة النقل مرتفعة جداً، فإن المركبات تكون عرضة للتصادم (ازدحام الإشارات المتقطعة);

• ويؤدي التصادم إلى سقوط بعض الطرود (فقدان البيانات);

• النتيجة هي ظهور أشرطة سوداء، وتمزق، وعدم محاذاة في الصور.

هذه الحالة شائعة بشكل خاص أثناء التقاط الصور بسرعة عالية، أو التصوير عالي الدقة، أو الاستحواذ المتزامن بعدة كاميرات.

 2. حمل زائد على وحدة المعالجة المركزية: "تَخْزين الحُزم أثناء فك التغليف"

يحدث نوع آخر من فقدان الحزم أثناء إعادة تجميع البيانات. بعد وصول بيانات الصورة إلى الجهاز المضيف، يجب إعادة تجميع هذه 'الحزم البريدية' إلى صورة كاملة:

• وهذا يشبه شركة شحن تقوم بفرز حزم متناثرة للمستخدمين؛

• إذا كان موظفو الفرز (منطق معالجة وحدة المعالجة المركزية/الذاكرة) مشغولين جدًا أو يستجيبون ببطء؛

• تُرفض الحزم الزائدة باعتبارها 'بيانات قمامة';

• وبالتالي، تفتقر الصورة المعاد تجميعها إلى بعض 'الحزم' — فيحدث التمزق والأشرطة السوداء مرة أخرى.

ⅲ. مراجعة الأسباب التقنية الشائعة

ⅳ. الحلول والاقتراحات

1. تحسين الأجهزة

• استخدم بطاقات شبكة جيجابت أو 10 جيجابت وقم بتمكين إطار الجامبو (مثل 9 كيلوبايت);

• استخدم كابلات شبكة عالية الجودة ومحمية جيدًا، واحتفظ بالطول ضمن النطاق المعقول;

• قم بترقية وحدة المعالجة المركزية أو الذاكرة أو استخدم بوابات حوسبة الحافة لتخفيف الضغط على المعالجة.

2. تكوين البرمجيات وتحسين النظام

• قم بتكوين حجم المخزن المؤقت لـ SDK الخاص باستحواذ الصور بشكل صحيح؛

• تجنب تشغيل مهام متعددة الخيوط ذات حمل عالٍ أثناء التقاط الصور؛

• قم بتمكين ربط المقاطعة الصلبة وتحسين إعدادات ارتباط IRQ (IRQ Affinity)؛

• استخدم أنظمة تشغيل صناعية في الوقت الفعلي مخصصة أو نوى لينكس مع تحسين الجدولة.

3. تعديلات هيكل الشبكة

• قم بتوصيل الكاميرات مباشرة أو استخدم مقاسم تدعم جودة الخدمة (QoS)؛

• قلل من العقد غير الضرورية في أجهزة الشبكة؛

• نفذ توزيعًا معقولاً للحمل عند نشر كاميرات متعددة.

الخاتمة

إن المشكلات مثل الأشرطة السوداء والتمزق واختلال المحاذاة في صور الكاميرات الصناعية تُسببها في جوهرها فقدان الحزم أثناء استحواذ الصور ونقلها. سواء كانت بسبب ازدحام الشبكة أو اختناقات المعالجة في المضيف، فإن تشبيه "نظام توصيل البريد" يوفر وسيلة بديهية لفهم السبب الجذري.

من «تصادم المركبات» إلى «إتلاف الحزم عن طريق الخطأ»، فإن هذه التمثيلات تُجسّد بشكل حيوي نقاط الضعف في أنظمة اقتناء الصور تحت ظروف الحمل العالي. ومن خلال تحسين الأجهزة، وجدولة البرمجيات، والتعديلات على الشبكة، يمكن تقليل هذه الشذوذات بشكل كبير، مما يعزز من استقرارية وموثوقية اقتناء الصور.