Sur le mécanisme et les causes de la perte de paquets dans les caméras industrielles

Les caméras industrielles jouent un rôle crucial dans les systèmes de vision industrielle. Cependant, lors de la capture d'images à haute fréquence, les utilisateurs rencontrent souvent des anomalies telles que des barres noires, des déchirures ou des désalignements dans les images. L'origine de ces problèmes est généralement étroitement liée à une perte de paquets de données pendant la transmission des images.

ⅰ. Relation entre les déchirures/noires et la perte de paquets

Phénomènes courants :

• Les images apparaissent fragmentées, déchirées ou désalignées ;

• Des bandes noires ou des zones horizontalement discontinues apparaissent sur les images ;

• Les images présentent des saccades, des altérations d'écran ou des effets fantômes.

La plupart de ces problèmes sont liés à un problème technique fondamental : la perte de paquets.

iI. Les États membres  Qu'est-ce que la perte de paquets ? — Une analogie grand public : le système de livraison express

Ceci est un a logie m modèle , C comparer d le processus de capture d'image et de transmission à une entreprise de messagerie livrant des colis :

• Paquets de données d'image = Colis de messagerie

• Interruptions/transmission réseau = Véhicules de livraison

• CPU/cache mémoire = Personnel de tri des colis

• Affichage de l'image = Réception et déballage par le client

 1. perte de paquets due à une « collision de véhicule » lors de la transmission sur le réseau

Dans les solutions traditionnelles avec port GigE, les caméras industrielles divisent continuellement les données d'image en plusieurs petits paquets et les envoient vers la carte réseau de l'ordinateur via Ethernet. Cela équivaut à une entreprise utilisant de nombreux petits véhicules pour transporter des colis, chaque véhicule transportant très peu de choses et entrant-sortant fréquemment des autoroutes (interruptions) :

• Si la fréquence de transport est trop élevée, les véhicules sont sujets aux collisions (congestion des interruptions) ;

• Les collisions provoquent la chute de certains colis (perte de données) ;

• Le résultat est l'apparition de barres noires, de déchirures et de désalignements dans les images.

Cette situation est particulièrement fréquente lors de la capture à grande vitesse, de l'imagerie haute résolution ou de l'acquisition synchrone multi-caméra.

 2. Surchauffe du processeur : « Élimination de paquets pendant le déballage »

Une autre forme de perte de paquets se produit lors du réassemblage des données. Une fois que les données d'image atteignent l'hôte, ces « paquets de messagerie » doivent être réassemblés en une image complète :

• Cela ressemble à une entreprise de messagerie triant des colis éparpillés pour les utilisateurs ;

• Si le personnel de tri (la logique de traitement CPU/mémoire) est trop occupé ou répond lentement ;

• Les paquets excédentaires sont éliminés comme « données inutiles » ;

• Par conséquent, l'image réassemblée manque certains « paquets » — des déchirures et des barres noires apparaissent à nouveau.

iII. Examen des causes techniques courantes

ⅳ. Solutions et suggestions

1. Optimisation matérielle

• Utiliser des cartes réseau Gigabit ou 10-Gigabit et activer les trames géantes (par exemple, 9 Ko) ;

• Utiliser des câbles réseau de haute qualité, bien blindés, et maintenir une longueur dans une plage raisonnable ;

• Mettre à niveau le processeur, la mémoire ou utiliser des passerelles informatiques de périphérie pour alléger la pression de traitement.

2. Configuration logicielle et optimisation du système

• Configurer correctement la taille du tampon du SDK d'acquisition d'images ;

• Éviter d'exécuter des tâches multithread à forte charge lors de la capture d'images ;

• Activer la liaison d'interruption matérielle et optimiser les paramètres d'affinité IRQ ;

• Utiliser des systèmes d'exploitation industriels temps réel dédiés ou des noyaux Linux avec optimisation de l'ordonnancement.

3. Ajustements de l'architecture réseau

• Relier directement les caméras ou utiliser des commutateurs prenant en charge le QoS ;

• Réduire les nœuds inutiles dans les équipements réseau ;

• Mettre en œuvre une répartition raisonnable de la charge lors du déploiement de plusieurs caméras.

V. Conclusion

Des problèmes tels que les bandes noires, les déchirures et les désalignements dans les images des caméras industrielles sont essentiellement causés par une perte de paquets pendant l'acquisition et la transmission des images. Qu'il s'agisse de congestion réseau ou de goulets d'étranglement dans le traitement hôte, l'analogie avec le « système de livraison de courrier » permet de comprendre intuitivement la cause racine.

Des « collisions de véhicules » aux « colis jetés par erreur », ces analogies illustrent vivement les vulnérabilités des systèmes d'acquisition d'images dans des conditions de forte charge. Grâce à l'optimisation du matériel, à la planification logicielle et à des ajustements réseau, ces anomalies peuvent être considérablement réduites, améliorant ainsi la stabilité et la fiabilité de l'acquisition d'images.