เกี่ยวกับกลไกและสาเหตุของปัญหาการสูญเสียแพ็กเก็ตในกล้องอุตสาหกรรม

กล้องอุตสาหกรรมมีบทบาทสำคัญในระบบการมองเห็นด้วยเครื่องจักร อย่างไรก็ตาม ในระหว่างการถ่ายภาพความถี่สูง ผู้ใช้มักประสบปัญหาความผิดปกติ เช่น เส้นดำ ภาพขาด หรือภาพไม่ตรงกันในภาพที่ได้ แก่นแท้ของปัญหาเหล่านี้มักเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับการสูญเสียแพ็กเก็ตข้อมูลระหว่างการส่งภาพ

ⅰ. ความสัมพันธ์ระหว่างภาพขาด/เส้นดำและการสูญเสียแพ็กเก็ต

ปรากฏการณ์ทั่วไป:

• ภาพปรากฏเป็นชิ้นส่วน ฉีกขาด หรือไม่ตรงกัน;

• แถบสีดำหรือบริเวณที่ไม่ต่อเนื่องในแนวราบปรากฏบนภาพ;

• ภาพแสดงอาการกระตุก ภาพเสีย หรือเงาซ้อน

ปัญหาส่วนใหญ่เหล่านี้เกี่ยวข้องกับปัญหาทางเทคนิคหลักประการหนึ่ง ได้แก่ การสูญเสียแพ็กเก็ต

iI. รองหัวหน้า  การสูญเสียแพ็กเก็ตคืออะไร? — อุปมาสำหรับผู้ไม่เชี่ยวชาญ: ระบบการจัดส่งพัสดุ

นี่คือ a a อุปมา m โอเดล , c เปรียบเทียบ d กระบวนการถ่ายภาพและการส่งผ่านข้อมูล เปรียบได้กับบริษัทขนส่งที่จัดส่งพัสดุ :

• แพ็กเก็ตข้อมูลภาพ = พัสดุ

• การขัดจังหวะ/การส่งผ่านเครือข่าย = ยานพาหนะในการจัดส่ง

• ซีพียู/แคชหน่วยความจำ = พนักงานคัดแยกพัสดุ

• การแสดงผลภาพ = การรับและแกะพัสดุของลูกค้า

 1. การสูญเสียแพ็กเก็ตจาก 'การชนกันของยานพาหนะ' ในการส่งผ่านเครือข่าย

ในโซลูชันพอร์ต GigE แบบดั้งเดิม กล้องอุตสาหกรรมจะแบ่งข้อมูลภาพออกเป็นหลายแพ็กเก็ตขนาดเล็กอย่างต่อเนื่อง และส่งไปยังการ์ดเครือข่ายของคอมพิวเตอร์ผ่านอีเธอร์เน็ต ซึ่งคล้ายกับบริษัทที่ใช้ยานพาหนะขนาดเล็กจำนวนมากในการขนส่งพัสดุ โดยแต่ละคันจะขนส่งพัสดุจำนวนน้อย และเข้าออกทางด่วน (การขัดจังหวะ) อย่างบ่อยครั้ง:

• หากความถี่ในการขนส่งสูงเกินไป ยานพาหนะจะมีแนวโน้มที่จะเกิดการชนกัน (ความแออัดของการขัดจังหวะ);

• การชนกันทำให้พัสดุบางชิ้นหล่นหาย (การสูญเสียข้อมูล);

• ผลลัพธ์คือแถบสีดำ การฉีกขาด และการจัดตำแหน่งภาพที่ไม่ตรงกัน

สถานการณ์นี้พบได้บ่อยโดยเฉพาะในระหว่างการถ่ายภาพความเร็วสูง การถ่ายภาพความละเอียดสูง หรือการรับข้อมูลพร้อมกันจากกล้องหลายตัว

 2. CPU เต็มเกิน: “กำลังทิ้งแพ็กเกจขณะถอดรหัส”

อีกรูปแบบหนึ่งของแพ็กเก็ตสูญหายเกิดขึ้นระหว่างการรวมข้อมูลใหม่ หลังจากข้อมูลภาพมาถึงโฮสต์แล้ว จำเป็นต้องนำ 'พัสดุไปรษณีย์' เหล่านี้มารวมกันใหม่ให้เป็นภาพสมบูรณ์:

• ซึ่งคล้ายกับบริษัทขนส่งที่จัดเรียงพัสดุที่กระจัดกระจายให้ผู้ใช้งาน;

• หากพนักงานจัดเรียง (ตรรกะการประมวลผล CPU/หน่วยความจำ) มีภาระงานมากเกินไปหรือตอบสนองช้า;

• พัสดุส่วนเกินจะถูกทิ้งไปในฐานะ 'ข้อมูลเสีย';

• ดังนั้นภาพที่รวมกันใหม่จะขาดบาง 'พัสดุ' — ส่งผลให้เกิดการฉีกขาดและแถบสีดำอีกครั้ง

ⅲ. บททบทวนสาเหตุทางเทคนิคที่พบบ่อย

ประการที่สี่ แนวทางแก้ไขและข้อเสนอแนะ

1. การปรับแต่งฮาร์ดแวร์

• ใช้การ์ดเครือข่ายความเร็วระดับกิกะบิตหรือ 10 กิกะบิต และเปิดใช้งานโหมด Jumbo Frame (เช่น 9KB);

• ใช้สายเครือข่ายที่มีคุณภาพสูงและมีการป้องกันสัญญาณรบกวนอย่างดี โดยควบคุมความยาวของสายให้อยู่ในช่วงที่เหมาะสม;

• อัปเกรดซีพียู หน่วยความจำ หรือใช้อุปกรณ์เกตเวย์การประมวลผลแบบเอจคอมพิวติ้ง เพื่อลดภาระการประมวลผล

2. การกำหนดค่าซอฟต์แวร์และการปรับแต่งระบบ

• กำหนดขนาดบัฟเฟอร์ของ SDK การรับภาพให้เหมาะสม;

• หลีกเลี่ยงการทำงานของงานที่ใช้หลายเธรดและมีภาระหนักในขณะที่กำลังจับภาพ;

• เปิดใช้งานการผูกอินเตอร์รัพต์แบบฮาร์ด (Hard Interrupt Binding) และปรับแต่งการตั้งค่า IRQ Affinity;

• ใช้ระบบปฏิบัติการเรียลไทม์สำหรับอุตสาหกรรมโดยเฉพาะ หรือเคอร์เนล Linux ที่มีการปรับแต่งการจัดการลำดับงาน;

3. การปรับเปลี่ยนสถาปัตยกรรมเครือข่าย

• เชื่อมต่อกล้องโดยตรง หรือใช้สวิตช์ที่รองรับ QoS;

• ลดโหนดอุปกรณ์เครือข่ายที่ไม่จำเป็น;

• ดำเนินการกระจายภาระงานอย่างเหมาะสมเมื่อมีการติดตั้งกล้องหลายตัว;

ข้อที่ 5. บทสรุป

ปัญหา เช่น แถวดำ การฉีกขาด หรือภาพไม่ตรงตำแหน่งในภาพจากกล้องอุตสาหกรรม เกิดขึ้นโดยพื้นฐานมาจากปัญหาแพ็กเก็ตสูญหายระหว่างการรับภาพและการส่งข้อมูล ไม่ว่าจะเกิดจากความแออัดของเครือข่ายหรือข้อจำกัดด้านการประมวลผลของโฮสต์ แนวคิดเปรียบเทียบกับ 'ระบบการจัดส่งพัสดุ' สามารถช่วยให้เข้าใจสาเหตุรากของปัญหานี้ได้อย่างชัดเจน

ตั้งแต่ "การชนกันของยานพาหนะ" ไปจนถึง "พัสดุที่ถูกทิ้งผิดพลาด" การเปรียบเทียบเหล่านี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงจุดอ่อนของระบบการรับภาพภายใต้สภาวะภาระงานหนัก ผ่านการปรับแต่งฮาร์ดแวร์ การจัดการซอฟต์แวร์ และการปรับโครงข่ายเครือข่าย ความผิดปกติเหล่านี้สามารถลดลงได้อย่างมาก ซึ่งจะช่วยเพิ่มความมั่นคงและความเชื่อถือได้ของระบบการรับภาพ