Основні функції фрейм-грабера промислової камери (6 ключових пунктів)

Кадровий захоплювач виступає центром сигналів і високошвидкісним каналом передачі даних у системах машинного зору. Він підключає промислові камери до хост-комп'ютера, забезпечуючи перетворення сигналів, високошвидкісну передачу, точне синхронізоване часування, синхронізацію кількох камер, захист від перешкод та апаратне попереднє оброблення.

1. Перетворення сигналів та адаптація протоколів (основна функція)

Аналогові камери: Виконує АЦП (аналого-цифрове перетворення) для перетворення аналогових відеосигналів у цифрові потоки пікселів.

Цифрові камери: Розбирає промислові протоколи зв’язку, такі як Camera Link, CoaXPress (CXP) та GigE Vision, виконує перетворення фізичного інтерфейсу та протоколу й виводить зображення у форматах, придатних для читання комп'ютером (наприклад, RAW → RGB/YUV).

2. Високошвидкісна стабільна передача та запобігання втраті кадрів

Забезпечує високошвидкісний інтерфейс шини PCIe (наприклад, PCIe x4/x8/x16), що відповідає вимогам до пропускної здатності камер з високою роздільною здатністю та високою частотою кадрів (12,5 Гбіт/с на канал CXP-12).

Оснащений вбудованим кешем з високою швидкістю (DDR) для буферизації розбіжності швидкостей передачі даних між камерою та хостом, що ефективно запобігає втраті кадрів і розриву зображень.

Містить промислові сигнальні схеми обробки та гальванічної розв’язки для захисту від ЕМІ (електромагнітних перешкод), забезпечуючи стабільну передачу даних у складних промислових умовах.

3. Точне часове спрацьовування (на апаратному рівні)

Підтримує зовнішнє спрацьовування (наприклад, фотоелектричні датчики, енкодери), програмне спрацьовування та спрацьовування за розкладом із затримкою відгуку на рівні мікросекунд.

Точно керує тривалістю експозиції та частотою кадрів, що робить його придатним для виявлення швидких рухів (наприклад, сортування на конвеєрі, вимірювання напівпровідників) і забезпечує повторюване отримання зображень з високою точністю.

4. Синхронізація та координація кількох камер

Формує єдиний сигнал синхронізації (наприклад, PTP (Precision Time Protocol), GenLock) для реалізації синхронної експозиції кількох камер, забезпечуючи узгодженість даних у системах стереозору та огляду на 360°.

Підтримує одночасне отримання даних з кількох каналів для задоволення вимог паралельного огляду з кількох ракурсів/станцій.

5. Апаратне попереднє оброблення (моделі преміум-класу)

Інтегрує FPGA-/ASIC-чіпи для апаратно-прискореної обробки, включаючи зменшення шуму, корекцію кольору, обрізання ROI (області інтересу) та інтерполяцію Байєра.

Зменшує навантаження на центральний процесор/графічний процесор хоста й покращує реальність роботи системи та її пропускну здатність (наприклад, при високошвидкісному автоматичному оптичному контролі — AOI).

6. Інтеграція системи та керування

Забезпечує цифрові інтерфейси вводу/виводу для безперебійної інтеграції з програмованими логічними контролерами (PLC) та контролерами руху, що дозволяє реалізувати замкнений робочий процес «Захоплення — Аналіз — Керування».

Відповідає стандарту GenICam, забезпечуючи сумісність із камерами різних виробників та спрощуючи інтеграцію системи.

Додатково: коли використання фрейм-грабера є обов’язковим

Для камер з високою швидкістю/високою роздільною здатністю (наприклад, пропускна здатність >10 Гбіт/с, частота кадрів >1000 кадрів/с), де стандартні інтерфейси Ethernet/USB є недостатніми.

Коли потрібне спрацьовування та синхронізація на рівні мікросекунд (наприклад, інспекція напівпровідників, наведення роботів).

Для багатокамерних колаборативних систем (наприклад, стереозору, паралельної інспекції на кількох станціях).

У промислових середовищах із високим рівнем перешкод, де для стабільної роботи потрібна апаратна ізоляція.