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NOVEMBRE 2014
FIELDBUS & NETWORKS
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Fieldbus & Networks
N
ella maggior parte delle applica-
zioni i sistemi video digitali hanno
ormai sostituito i più tradizionali
apparati analogici. Presentano
infatti diversi vantaggi: il supporto
per camere e sensori con risoluzioni e frequenze
di immagini più elevate; la possibilità di fondere
le immagini stesse con altri tipi di informazioni
accessorie o di estrarre informazioni dalle
stesse; una maggiore immunità al rumore du-
rante la trasmissione dei dati. Sistemi video digi-
tali sono correntemente impiegati, per esempio,
in applicazioni di machine vision, automazione
industriale, sicurezza e videosorveglianza.
Con la diffusione dei sistemi video digitali si è
assistito alla nascita di nuovi standard per la
connessione di camere e frame grabber e, in ge-
nerale, per la trasmissione delle immagini. Agli
inizi i più noti erano CameraLink, Firewire e GigE
Vision, il primo adottato per sistemi a più ele-
vata velocità di dati ma su corte distanze, il terzo
per trasmissioni su lunghe tratte a bit rate più
basso. Più di recente si sono affermate le spe-
cifiche CameraLink HS, 10 GigE Vision, CoaxPress, USB 3.0 Vision e,
in parte, Thunderbolt. Costo della connessione fisica adottata, velo-
cità di trasmissione dati supportata, facilità di utilizzo e integrazione,
interoperabilità tra i diversi vendor, qualità del supporto e maturità
della tecnologia sono i principali aspetti che progettisti e integratori
di sistema devono guardare nella scelta della soluzione più idonea per
la propria applicazione.
Tutti gli standard indicati a eccezione di Thunderbolt sono compati-
bili con la specifica GenIcam rilasciata da Emva (European Machine
Vision Association) allo scopo di fornire API generiche per il controllo
e la configurazione della camera (GenAPI) e la gestione del livello di
trasporto (GenTL).
Orientarsi fra gli standard...
Vediamo ora più in dettaglio quali peculiarità definiscono ciascuno
standard rendendolo più o meno valido per determinati tipi di appli-
cazioni.
CameraLink HS
è l’evoluzione della specifica CameraLink. Lo stan-
dard è stato rilasciato nel 2012 da AIA (Automated Imaging Associa-
tion); uno dei primi prototipi era stato realizzato solo due anni prima,
nel 2009, da Teledyne Dalsa. Lo standard è attualmente manutenuto
da una commissione di cui fanno parte, tra gli altri, 3M Company,
Basler, Great River Technology, JAI, Matrox, Mikrotron, National In-
struments, Silicon Software, Teledyne Dalsa appunto e Toshiba Teli.
Lo standard si caratterizza per un’elevata capacità di trasmissione
dati, con banda scalabile da 300 Mbps a 6.000 Mbps e supporto per
configurazioni da 1x a 20x, selezionabili anche in funzione del profilo
di dissipazione di potenza richiesto. La tramissione è su rame (cavi
CX-4 Infiniband) per distanze tipicamente fino a oltre 15 m, o fibra su
tratte che possono raggiungere i 300 m. Il protocollo di connessione
è di tipo punto-punto; il livello di trasporto è relativamente semplice
ed estremamente efficiente (>95%) e non richiede elevata capacità di
buffering dei dati in locale, potendo così agevolmente essere imple-
mentato anche in logiche programmabili (Fpga) di nuova generazione.
L’adozione di soluzioni di controllo e correzione di errore (con voting
a livello di segnale, impiego di CRC a livello di pacchetto e capacità
di ritrasmissione in caso di problemi) rendono la comunicazione affi-
dabile e robusta.
Caratteristiche peculiari di CameraLink HS sono la bassissima latenza
a loop chiuso (circa 100 ns) e il ridotto jitter (3,2 ns per il trigger)
che lo rendono ideale per applicazioni di controllo in tempo reale. Il
livello di trasporto consente la trasmissione di fino a 32 segnali Gpio
in un verso o nell’altro (di questi attualmente 16 sono riservati per la
camera) per scopi di controllo e configurazione. Lo standard promette
supporto nel lungo periodo, con tempo di vita atteso di oltre 10 anni.
GigE Vision
è lo standard introdotto nel 2006 per la trasmissione di
dati video su rete Gigabit Ethernet. Originariamente proposto da un
consorzio di 12 aziende (Adimec, Atmel, Basler, CyberOptics, Dalsa,
JAI A/S, JAI PulNiX, Matrox, National Instruments, Photonfocus, Ple-
ora Technologies e Stemmer Imaging) e per applicazioni di machine
vision, è oggi correntemente supportato da AIA e disponibile sotto
licenza open standard. Nel 2013 oltre il 60% delle camere impiegate
in applicazioni di machine vision adottava la specifica GigE Vision.
Caratteristiche fondamentali dello standard sono la relativa facilità
VEDIAMO QUALI SONO LE CARATTERISTICHE DEI
PRINCIPALI STANDARD CHE SI SONO AFFERMATI PER
LA CONNESSIONE DI CAMERE E FRAME GRABBER
E, PIÙ IN GENERALE, PER LA TRASMISSIONE DELLE
IMMAGINI
COME LE IMMAGINI
VIAGGIANO IN RETE
di
Mariano Severi
Fonte: img0.gtsstatic.com