擴(kuò)展多相機(jī)成像系統(tǒng)是系統(tǒng)集成商和機(jī)器制造商面臨的一項(xiàng)技術(shù)挑戰(zhàn)。網(wǎng)絡(luò)擁堵、CPU過(guò)載、同步錯(cuò)誤以及配置復(fù)雜性等問(wèn)題常常會(huì)給成功構(gòu)建包含大量GigE工業(yè)相機(jī)的系統(tǒng)造成諸多阻礙。

Teledyne最近通過(guò)交換機(jī)將40多臺(tái)GigE相機(jī)連接到一臺(tái)PC，成功運(yùn)行了相機(jī)系統(tǒng)。即使在極限壓力下，系統(tǒng)依然連續(xù)運(yùn)行了數(shù)天，期間沒(méi)有出現(xiàn)幀丟失或錯(cuò)誤。這一成就得益于Spinnaker 4 SDK，它基于Teledyne GigE框架，經(jīng)過(guò)近20年的不斷優(yōu)化，已獲得廣泛信賴。

Spinnaker 4 SDK簡(jiǎn)化了大規(guī)模相機(jī)系統(tǒng)的部署，提供了卓越性能、穩(wěn)定性和便捷的部署使用體驗(yàn)。

擴(kuò)展多相機(jī)系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)

將GigE Vision系統(tǒng)擴(kuò)展至40臺(tái)以上相機(jī)時(shí)，面臨以下幾個(gè)主要挑戰(zhàn)：

01網(wǎng)絡(luò)擁堵

盡管每臺(tái)GigE相機(jī)都配有獨(dú)立的1Gbps端口，但共享的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)可能會(huì)出現(xiàn)過(guò)載情況，導(dǎo)致數(shù)據(jù)包丟失和延遲。

02CPU過(guò)載

管理來(lái)自數(shù)十臺(tái)相機(jī)的數(shù)據(jù)流可能會(huì)占用大量系統(tǒng)資源，導(dǎo)致性能下降。

03CPU過(guò)載

機(jī)器人和自動(dòng)化檢測(cè)等時(shí)間敏感的應(yīng)用需要精確的時(shí)序控制。如果沒(méi)有配置適當(dāng)?shù)耐焦ぞ?，相機(jī)可能會(huì)失去同步，導(dǎo)致工作流程中斷。

04配置復(fù)雜性

手動(dòng)管理網(wǎng)絡(luò)設(shè)置、分配IP地址并排查40+臺(tái)相機(jī)的故障既容易出錯(cuò)，又耗時(shí)費(fèi)力。

如果沒(méi)有經(jīng)過(guò)適當(dāng)優(yōu)化，這些問(wèn)題可能會(huì)影響系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和可靠性。

Spinnaker 4 SDK如何解決這些問(wèn)題

Spinnaker 4 SDK集成了Teledyne GigE框架，這是一項(xiàng)經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的技術(shù)，源自于Sapera SDK，能夠確保在大規(guī)模相機(jī)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)高可靠性、可擴(kuò)展性和高效運(yùn)行。

高效處理

Spinnaker 4 SDK由Teledyne GigE驅(qū)動(dòng)程序提供支持，經(jīng)驗(yàn)證，該驅(qū)動(dòng)程序已有近20年的工業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)：

久經(jīng)考驗(yàn)的穩(wěn)定性

即使在高負(fù)載條件下，仍能保證系統(tǒng)不間斷運(yùn)行，適應(yīng)任務(wù)關(guān)鍵型環(huán)境。

降低CPU使用率

通過(guò)減少系統(tǒng)開(kāi)銷，釋放資源供其他關(guān)鍵進(jìn)程使用。

這種優(yōu)化確保了系統(tǒng)能夠在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行中保持穩(wěn)定可靠，避免性能下降。

寬帶利用率優(yōu)化

在擴(kuò)展到40+臺(tái)GigE相機(jī)時(shí)，高效的帶寬管理至關(guān)重要。Spinnaker 4 SDK通過(guò)以下幾種方式實(shí)現(xiàn)帶寬的高效利用：

CPU核心分配

通過(guò)將處理任務(wù)分配給特定的CPU核心或核心組，并將其分配給網(wǎng)絡(luò)接口適配器卡（NIC），避免系統(tǒng)瓶頸，確保資源的平衡使用。

數(shù)據(jù)包重發(fā)優(yōu)化

智能管理數(shù)據(jù)包重發(fā)，減少帶寬消耗，確保數(shù)據(jù)完整性而不導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁堵

可調(diào)數(shù)據(jù)包大小

支持用戶根據(jù)網(wǎng)絡(luò)條件調(diào)整數(shù)據(jù)包大小，降低高負(fù)載環(huán)境下的碰撞和丟包風(fēng)險(xiǎn)。

多NIC優(yōu)化

將相機(jī)數(shù)據(jù)流分配到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口上，最大化吞吐量并減少擁堵。

高級(jí)同步

對(duì)于機(jī)器人和自動(dòng)化檢測(cè)等對(duì)時(shí)效性要求較高的應(yīng)用，精確同步至關(guān)重要。Spinnaker 4 SDK與Teledyne的2D區(qū)域掃描機(jī)器視覺(jué)相機(jī)組合，支持多相機(jī)無(wú)縫同步，具備以下功能：

支持IEEE158（PTP）

支持精確的硬件級(jí)時(shí)間戳同步，確保所有相機(jī)時(shí)鐘的高精確對(duì)齊，適用于高速應(yīng)用。

相機(jī)內(nèi)觸發(fā)與動(dòng)作指令

實(shí)現(xiàn)納秒級(jí)精度，使多臺(tái)相機(jī)能夠高效協(xié)同捕捉圖像，無(wú)需額外電纜連接。借助這些功能，Spinnaker 4 SDK使得40+臺(tái)相機(jī)能夠在嚴(yán)苛的工業(yè)環(huán)境中可靠穩(wěn)定地協(xié)同工作，維持一致的高性能表現(xiàn)。

簡(jiǎn)化配置和診斷

Spinnaker 4 SDK 還通過(guò)以下方式簡(jiǎn)化了多相機(jī)的設(shè)置與監(jiān)控流程：

智能配置工具

自動(dòng)完成IP分配、帶寬分配和優(yōu)先級(jí)設(shè)置等關(guān)鍵任務(wù)。

實(shí)時(shí)T2IR診斷

持續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)性能，主動(dòng)識(shí)別并處理潛在問(wèn)題。

內(nèi)置診斷工具進(jìn)一步幫助快速識(shí)別并解決網(wǎng)絡(luò)和性能問(wèn)題。

實(shí)際案例驗(yàn)證

46臺(tái)相機(jī)在壓力下零錯(cuò)誤運(yùn)行

為驗(yàn)證Spinnaker 4 SDK的能力，我們通過(guò)交換機(jī)將46臺(tái)GigE Vision相機(jī)連接到一臺(tái)PC，并通過(guò)外部工具將CPU使用率推至100%，模擬了24/7（一天24小時(shí)一周7天不間斷）圖像處理操作在實(shí)際環(huán)境中的需求。

結(jié)果

零丟幀

100%同步

高分辨率無(wú)縫圖像流

即使在CPU滿負(fù)載運(yùn)行的情況下，Spinnaker 4 SDK依然保持高性能表現(xiàn)，證明了其穩(wěn)定性與可靠性。

憑借Teledyne GigE框架和Teledyne GigE視覺(jué)工業(yè)相機(jī)，Spinnaker 4 SDK助力成功實(shí)現(xiàn)40+臺(tái)相機(jī)的擴(kuò)展。Teledyne的解決方案具備推動(dòng)多相機(jī)系統(tǒng)極限所需的穩(wěn)定性與高效性。