Mivel több egy gépi látás kamera egy biztonsági kameránál – és fordítva?

Többször is emlegettünk már gépi látás és IP kamerákat is, most azt fogjuk körüljárni, hogy mit is takarnak ezek az elnevezések, mik a főbb különbség a két technológia között.

IP kamerának nevezzük a leginkább a biztonságtechnikában használt, Ethernet kapcsolatot használó digitális hálózati kamerákat. Ilyen kamerákkal lehet találkozni például térfigyelőrendszerekben, épületfelügyeletben a mindennapokban is. Ezzel szemben a gépi látás kamerákkal az átlagember nem kerül kapcsolatba, hiszen ezek többnyire gyártósorokba integrálva működnek leginkább minőségfelügyeleti és mérési funkciókat ellátva. A feladatból kifolyólag a kamerák külső megjelenése is eltér, a gépi látás kamerák a lehető legapróbb házat kapják, hogy minél könnyebb legyen a beépítésük a különböző rendszerekbe, míg az IP kameráknál ez általában nem szempont.

gepi_latas_IP

Sok tekintetben a két típus megegyezik egymással, egyrészről ugye mindkét esetben digitális kamerákról beszélünk, másrészről a GigE családba tartozó gépi látás kamerák tipikusan ugyanazt a Gigabit Ethernet technológiát használják, ugyanazt a TCP/IP protokollt, mint az IP kamerák. Ez a hasonló működés teszi lehetővé a két kameratípus később kifejtett együttes használatát is.

De előbb nézzük meg, hogy akkor mégis mi a különbség az eddig látott külső megjelenésen kívül. Először is fontos hangsúlyozni, hogy az IP kamerák – ahogy a nevük is mutatja – TCP/IP protokollt használnak és GigE interfésszel kerülnek piacra, míg a gépi látás kamerák a GigE -n kívül többek között USB3.0 vagy CameraLink interfésszel is kaphatók.  A lényegi, működésbeli különbségek azonban a képek tömörítésében, a multi streaming képességben és a real-time működésben keresendők.

Az IP kamerákat célzottan kis sávszélesség használatára tervezték, hogy minél könnyebben integrálhatóak legyenek meglévő rendszerekbe, anélkül, hogy túlterhelnék az adott hálózatot. Ennek érdekében a kamerák már egy tömörített videófolyamot küldenek  tovább (jellemzően MPEG-4, MJPEG, H.264 formátumban). Ennek oka, hogy az apró részletek itt kevésbé számítanak, az IP kamerák célja, hogy egy operátor monitorára egy jó minőségű videót tudjanak küldeni a vizuális felügyelethez.

Ezzel szemben az ipari gépi látás kamerák nagy sávszélesség használatára és az optimális képminőség elérésére vannak tervezve, egy zárt képfeldolgozó rendszer részeként. A hálózati kamerák kis sávszélességet igénylő tömörített képeivel ellentétben az ipari kamerák tömörítetlen, nyers képeket készítenek. Ennek oka, hogy csak a feldolgozatlan képek tudják biztosítani, hogy a legapróbb részletek is vizsgálhatóak legyenek minőségellenőrzés, vagy mérés során. Tömörítés során elvesznek képadatok, és ha egy termékhiba pont azon a kis hiányzó részleten történik, akkor a minőségellenőrző rendszer nem tudná kiszűrni,  a rendszer nem végezné el a feladatát.

A másik működésbeli különbség, hogy az IP kamerák az ipari kamerákkal ellentétben képesek multi streamingre, azaz egyszerre több videó streamet tud küldeni, eltérő tömörítést használva. Ennek célja, hogy mindegyik végfelhasználó eszköz a számára megfelelő formátumú videót kapja, például az operátor a nagyobb felbontású, jobb minőségű MJPEG streamet, az archiváló rendszer viszont a tárhelykímélőbb, és kisebb felbontású H.264 streamet.

A harmadik fő különbség a valós idejű (real-time) felvétel, ami esetünkben azt jelenti, hogy a képrögzítés közvetlenül, egy a kamerának küldött trigger jel után történik. A trigger jel utáni maximálisan elfogadható reakció idő mikroszekundumoktól másodpercekig terjedhet. Gépi látás kamerák esetén a valós idejű képrögzítés alapkövetelmény. A gyártás során vizsgált elemek nagy sebességgel mozoghatnak a futószalagon, és a pontos mérésekhez a kameráknak olyan gyorsan kell a képeket készíteni, mint ahogy az elemek mozognak. Ez a pontos időzítés megköveteli a kis késleltetési időt a trigger jel és a képrögzítés között valamint, hogy ez a késleltetési idő nem ingadozhat, minden egyes képrögzítésnél ugyan annyinak kell lennie.

Ez az igény ipari felhasználáson túl is létezik, például közlekedési alkalmazásokban, ahol a kamera képrögzítését a rendszer más elemeivel, például a villanó reflektorral kell szinkronizálni. A legtöbb IP kamera nem real-time képes, hiszen a jellemző térfigyeléses használat során automatikus képrögzítésre, folyamatos videóra van szükség, külön trigger jel nélkül.

Az eltérő technológia és cél ellenére több  olyan alkalmazási terület is van, ami kompatibilis mindkét technológiával. Manapság már olyan megoldások is léteznek, amik IP és GigE gépi látás kamerákat is használnak egy darab, Ethernet alapú rendszeren belül, egy darab közös szoftver irányításával. Ilyen megoldást hasznának például a papír, acél vagy fólia gyártás során. Az ilyen rendszerek tipikusan több, egymást követő, elkülönülő folyamatból állnak, mely részegységek a térben is elkülönülve helyezkednek el, és amik között a termékeket mozgatni kell. Ezekben a rendszerekben az IP kamerák felügyelik az egyes lépéseket és a két folyamat közötti továbbítást, a gépi látás kamerák pedig az egyes folyamatokon belül végzik az ellenőrzést. Az IP kamerák biztosítják a gördülékeny gyártási folyamatot, felügyelik a működést és veszélyt érzékelve akár le is állíthatják a folyamatot.

Másik közös alkalmazási területe a két technológiának a robotika. A gyártás során használt robotoknak régóta eleme a gépi látás technolóia, a kicsi és könnyű ipari kamerák biztosítják robot karoknak a látást a precíz működéshez. A biztonság viszont mindig kritikus pont volt az ilyen rendszerekben, korábban ezek a robotok elkerítve dolgoztak, hiszen a gyorsan mozgó, nehéz fémkarok közé menni életveszélyes lenne. A modern rendszerek azonban már hálózati kamerákat használnak, a fizikai elkülönítés helyett egy virtuális “ketrecbe” zárva a gépeket. A kamerák képén lehet a veszélyes zónákat kijelölni, melyeket a hálózati kamerák folyamatosan monitorozzák, és leállítják a gépek működését, ha idegen test vagy ember kerül az meghatározott területre.

Napjainkra a két technológia közötti határ egyre jobban elmosódni látszik, a korábban szinte csak biztonsági megfigyelésre használt hálózati IP kamerák egyre többször jelennek meg ipari alkalmazásokban, gyártás támogatás és felügyelet területén. A kamera gyártók is rásegítenek erre a folyamatra, széles kamera és kiegészítő kínálatukkal, az optimális közös alkalmazás érdeklében.

Advertisements

Kamerától a számítógépig – Az interfész

Előző posztjainkban bemutattuk már a gépi látás rendszerek felépítést, majd megnéztük magukat a kamerákat, most pedig elérkeztünk oda, hogy áttekintsük, hogyan jut el a kamera képe a számítógéphez. Igen, az interfészekről lesz szó.

Az interfész egy rendszert egy másik rendszerrel kapcsol össze. Leginkább a számítógép technológiában elterjedt elnevezés, általában valami fajta fizikai összekapcsolást jelent, lásd USB – pendrive, jack – fejhallgató , de az ember gép közötti felhasználói felület is egyfajta interfész. Ipari kamerák esetén a kézenfekvő interfész a kábel. De nem mindegy, hogy milyen. A kábel, ezáltal az interfész választást befolyásolja az alkalmazáshoz szükséges sebesség és felbontás, mely kettő adat határozza meg az interfész szükséges sávszélességét. Másik fontos paraméter a szükséges kábelhossz, mert nem minden típus tud megfelelő hosszúságot biztosítani.Befolyásoló tényező lehet még a valós idejű megjelenítés, a plug&play képesség, és persze a költségek is.

Az interfészek határozzák meg a két kapcsolódó rendszer közötti kommunikációt, melyet típusonként nemzetközileg szabványosított protokollok szabályoznak.

Screenshot 2016-01-13 14.19.18

Manapság az ipari kamerák között több különböző interfész is található , melyeknek mind meg van a maga előnye. A ma legelterjedtebb típusok a FireWire, a GigE Vision, a CameraLink és az USB3 Vision. Az ezek közötti különbséget az alábbi ábra szemlélteti legjobban.

Screenshot 2016-01-13 09.38.21

Az ábrából jól látszik, hogy a CameraLink nyújtja a legnagyobb, akár 850 MB/s sávszélességet, viszont egyben ez a legköltségesebb megoldás is. A legnagyobb távolságot GigE interfésszel lehet elérni, és ez a legalacsonyabb költségű interfész is, hiszen a bárhol kapható Ethernet kábelek szükségesek hozzá. Hátránya viszont az alacsony sávszélesség és a valós idejű lejátszás és plug&play képesség hiánya. A legkomplexebb megoldást az ipari kamerák között a közelmúltban megjelent és nagy népszerűségnek örvendő USB3 Vision nyújtja. Ez a szabvány akár 350 MB/s sávszélességet tud adni – ami az extrém igényeken kívül szinte minden alkalmazásnak megfelelő -, real time lejátszást és plug&play funkciót is kínál, mérsékelt költségek mellett. A folyamatos fejlesztéseknek köszönhetően a kezdeti 8 méteres kábelhosszt ma már akár 20 méter fölé is növelni lehet.

További információkat és példát is találhattok a megfelelő interfész kiválasztására az alábbi videóban: