L’acquisition vidéo à l’aide de cartes Ethernet POE

Dans cet article nous allons vous présenter les différentes cartes d’acquisition vidéo proposées par Advantech pour les applications de vision industrielle, aussi appelé en anglais vision frame grabber.

Dans l’industrie automobile, le contrôle qualité est devenu extrêmement important. Le plus souvent, des ingénieurs sont appelés à contrôler de nombreux équipements comme le tableau de bord, les portes, les sièges, les lumières, la couleur, etc. Il y a ainsi une centaine d’équipements à contrôler sur un véhicule, ce qui amène à rechercher un système réalisant une inspection automatique.

Afin de réaliser un contrôle qualité automatique et efficace, les intégrateurs de systèmes se sont orientés vers une inspection optique avec de nombreuses caméras et des robots.

Pour répondre à cette demande d’acquisition d’importants flux vidéo sur des cartes réseaux ethernet, Advantech a conçu une série de cartes GigaByte avec des fonctions spécifiques comme:

• Fonction GoE (GigE Vision Offload Engine) pour transférer dans un composant FCPGA la gestion du protocole de vision.
• Fonction ToE (Trigger over Ethernet) pour déclencher l’acquisition d’image sur un événement externe.
• Fonction PoE (Power over Ethernet IEEE 802.3af) pour simplifier l’installation.
• Le support des Jumbo Frame 9KB.
• Des Entrées/Sorties industrielles pour piloter l’acquisition vidéo.

Les cartes Frame Grabber PCIE-117x-AE pour la vision

Les cartes d’acquisition vidéo PCIE-1172 et PCIE-1174 d’Advantech réalisent sur 2 ou 4 voies indépendantes l’acquisition de caméras Gigabit Ethernet pour la vision industrielle.

Cette carte est à insérer dans un slot PCI express x4, x8 ou x16. La carte est équipée de 2 ou 4 ports RJ45 1000 avec des voyants affichant l’activité POE. Sur le bas de l’équerre le connecteur SUB D 15 points est utilisé pour connecter les Entrées/Sorties numériques.Ci-dessous les fonctions spécifiques de ces 2 cartes.

GoE

Sur une carte réseau ethernet classique, le protocole GigEVision est un logiciel qui s’exécute sur le processeur hôte. Le processeur doit utiliser beaucoup de ressources pour gérer et manipuler le trafic réseau et les trames entrantes des caméras plutôt que d’appliquer les algorithmes de vision artificielle, en particulier dans les applications à bande passante élevée.

Avec les cartes PCIE-1172 et PCIE-1174, la fonction GoE (GigE Vision Offload Engine) va décharger le processeur de cette tâche. Un composant FPGA va transférer directement en DMA les trames entrantes des caméras.

Jumbo frame

Les cartes PCIE-117x supportent des longueurs de trame ethernet de 9 000 octets (au lieu de 1 500 en général). Ces trames géantes sont appelées des Jumbo Frame.

Fonctions Ad Hoc

Avec la fonctionnalité réseau Ad Hoc, la connexion entre les caméras et l’acquisition vidéo se configure automatiquement. L’utilisateur n’a pas à configurer l’adresse IP

La vision PoE

La fonction PoE va simplifier l’installation des équipements. Les caméras vont être alimentées directement par le câble ethernet de communication réseau. La carte qui est alimentée en 12Vdc va générer en interne le 48Vdc nécessaire au PoE
Si la carte est alimentée en 12Vdc par les bus PCIEx4, 18W maximum sont utilisables sur le POE. Par contre si l’on amène un 12Vdc extérieur sur le connecteur arrière de la carte, la consommation maximum est de 60W sur la carte 4 ports.

Entrées / Sorties numériques

Il y a une entrée numérique opto-isolée pour chaque port ethernet. L’entrée numérique peut agir en tant que déclencheur de la caméra. Un temps minimum peut être défini avant d’activer le déclenchement de la caméra.

Il y a deux sorties numériques opto-isolées pour chaque port ethernet, chaque sortie numérique est configurable dans trois modes différents:

• L’utilisateur programme l’état de la sortie numérique.
• La sortie est activée quand l’entrée numérique associée est aussi activée.
• L’entrée numérique sert de déclencheur à la sortie numérique associée. Son mode compteur permet alors de déclencher la sortie sur une largeur d’impulsion.

ToE

En mode ToE, l’entrée numérique de la voie utilisée sur la carte PCIE-1172 / PCIE-1174 doit être connectée à une source de déclenchement externe, telle qu’un capteur de position. La carte envoie alors la commande d’acquisition d’image via le câble Ethernet dès que l’entrée s’active. La caméra se déclenche et transmet ses trames vidéo. Ensuite la caméra passe en mode attente.

CamNavi Viewer (logiciel pour le contrôle des caméras)

Deux approches sont possibles pour le contrôle des caméras avec CamNavi: L’utilisateur ouvre CamNavi Viewer pour contrôler la caméra. Dans une seconde approche, l’utilisateur peut créer une application personnalisée avec le SDK CamNavi. Les trames vidéo sont acquises soit au coup par coup, soit en continu. Il est possible aussi de piloter le fonctionnement ou non du DMA GoE.

Les cartes Frame Grabber PCIE-167xE et 167xV

Les cartes d’acquisition vidéo PCIE-1672E et PCIE-1674E sont des cartes réseau serveur (composant ethernet i350 d’Intel) conçues pour les applications d’acquisition vidéo en vision industrielle. Elles ont 2 ou 4 connecteurs RJ45 10/100/1000.
Ces 2 cartes de type Frame Grabber reprennent les fonctions PoE, Jumbo Frame 9KB décrites précédemment sur un bus PCIExpressx4.
La puissance délivrée sur le POE est aussi identique. une zone de LED sur l’équerre de la carte permet la visualisation de l’activité POE.

La version V de ces cartes, à savoir PCIE-1672V et PCIE-1674V dispose en plus d’une fonction unique de contrôle du Marche/Arrêt de chaque port.
Avec les interfaces logicielles fournies, vous pouvez activer ou non manuellement l’alimentation POE des caméras. Ceci, soit à des fins de récupération suite à un incident ou de réinitialisation de l’alimentation de la caméra. Une version allégée de ces cartes, sans alimentation PoE, les PCIE-1672L et PCIE-1674L est annoncée par Advantech.

 

La carte Frame Grabber sur USB PCIE-1154

En complément, Advantech propose aussi une carte Frame Grabber en USB. Cette carte, la PCIE-1154 est une carte d’extension PCIex4 à 4 ports USB. Elle utilise le contrôleur hôte Fresco FL1100 en USB 3.0. La bande passante est de 5 Gbps par port lors de l’utilisation simultanée des quatre USB.

Elle dispose également, sur les quatre ports USB 3.0, d’un courant de 1500 mA pour assurer une alimentation stable des périphériques USB externes. Unique, elle a un mécanisme de verrouillage de chaque câble USB pour une connexion fiable.

La carte PCIE-1154 est une carte d’extension de qualité industrielle à bande passante élevée conçue pour la connexion sur 4 ports USB de caméras dans la vision industrielle, l’automatisation industrielle et les applications médicales, ainsi que dans toute autre application nécessitant des vitesses de transfert de données élevées.