Sobre el Mecanismo y las Causas de la Pérdida de Paquetes en Cámaras Industriales

Las cámaras industriales desempeñan un papel crucial en los sistemas de visión artificial. Sin embargo, durante la captura de imágenes de alta frecuencia, los usuarios a menudo encuentran anomalías como barras negras, desgarros y desalineaciones en las imágenes. La esencia de estos problemas generalmente está estrechamente relacionada con la pérdida de paquetes de datos durante la transmisión de imágenes.

ⅰ. Relación entre desgarro de imagen/barras negras y pérdida de paquetes

Fenómenos comunes:

• Las imágenes aparecen fragmentadas, desgarradas o desalineadas;

• Aparecen franjas negras o áreas horizontalmente discontinuas en las imágenes;

• Las imágenes presentan intermitencia, corrupción de pantalla o efecto fantasma.

La mayoría de estos problemas están relacionados con un problema técnico fundamental: la pérdida de paquetes.

ⅱ.  ¿Qué es la pérdida de paquetes?—Una analogía para profanos: El sistema de entrega de mensajería

Esto es una a logía m modelo , C comparar d el proceso de captura y transmisión de imágenes con una empresa de mensajería que entrega paquetes :

• Paquetes de datos de imagen = Paquetes de mensajería

• Interrupciones/transmisión de red = Vehículos de entrega

• CPU/caché de memoria = Personal de clasificación de paquetes

• Visualización de imagen = Recepción y desempaquetado por parte del cliente

 1. pérdida de paquetes por "colisión de vehículos" en la transmisión de red

En las soluciones tradicionales con puerto GigE, las cámaras industriales dividen continuamente los datos de imagen en múltiples paquetes pequeños y los envían a la tarjeta de red del ordenador mediante Ethernet. Esto es similar a una empresa que utiliza muchos vehículos pequeños para transportar paquetes, donde cada vehículo lleva muy poco y entra y sale frecuentemente de las autopistas (interrupciones):

• Si la frecuencia de transporte es demasiado alta, los vehículos son propensos a colisionar (congestión de interrupciones);

• Las colisiones provocan que algunos paquetes se caigan (pérdida de datos);

• El resultado son barras negras, desgarros y desalineación en las imágenes.

Esta situación es particularmente común durante la captura a alta velocidad, la obtención de imágenes de alta resolución o la adquisición sincrónica con múltiples cámaras.

 2. Sobrecarga de CPU: "Descartando paquetes durante la descomprimido"

Otra forma de pérdida de paquetes ocurre durante el reensamblaje de datos. Después de que los datos de la imagen llegan al sistema principal, estos "paquetes de mensajería" deben reensamblarse en una imagen completa:

• Esto es similar a una empresa de mensajería que clasifica paquetes dispersos para los usuarios;

• Si el personal de clasificación (lógica de procesamiento de CPU/memoria) está demasiado ocupado o responde lentamente;

• Los paquetes excedentes se descartan como "datos basura";

• Como resultado, a la imagen reensamblada le faltan algunos "paquetes": vuelven a aparecer desgarros y barras negras.

ⅲ. Revisión de causas técnicas comunes

ⅳ. Soluciones y sugerencias

1. Optimización del hardware

• Utilice tarjetas de red Gigabit o de 10 Gigabit y active el marco gigante (por ejemplo, 9 KB);

• Utilice cables de red de alta calidad y bien blindados, y mantenga la longitud dentro de un rango razonable;

• Actualice la CPU, la memoria o utilice puertas de enlace de computación en el borde para aliviar la presión de procesamiento.

2. Configuración de software y optimización del sistema

• Configure correctamente el tamaño del búfer del SDK de adquisición de imágenes;

• Evite ejecutar tareas multihilo con alta carga mientras captura imágenes;

• Habilite la vinculación de interrupciones hardware y optimice la configuración de afinidad de IRQ;

• Utilice sistemas operativos industriales en tiempo real dedicados o núcleos de Linux con optimización de planificación.

3. Ajustes en la arquitectura de red

• Conecte directamente las cámaras o use switches que soporten QoS;

• Reduzca los nodos innecesarios en los dispositivos de red;

• Implemente una distribución razonable de la carga al desplegar múltiples cámaras.

V. Conclusión

Problemas como barras negras, desgarros y desalineaciones en las imágenes de cámaras industriales son esencialmente causados por pérdida de paquetes durante la adquisición y transmisión de imágenes. Ya sea por congestión de red o cuellos de botella en el procesamiento del host, la analogía del "sistema de entrega de mensajería" ofrece una forma intuitiva de comprender la causa raíz.

Desde «colisiones de vehículos» hasta «paquetes descartados por error», estas analogías reflejan vívidamente las vulnerabilidades de los sistemas de adquisición de imágenes bajo condiciones de alta carga. A través de la optimización del hardware, la programación del software y ajustes en la red, tales anomalías pueden reducirse significativamente, mejorando la estabilidad y confiabilidad de la adquisición de imágenes.