Benötigt eine
Industriekamera
Bildspeicher?

Der Trend zu günstigen Preisen macht auch vor Industriekameras nicht Halt. Erstes Opfer einer derartigen Politik ist oftmals der Image Buffer: Er ist teuer und man kann schlecht damit werben weil der Nutzen nicht unmittelbar ersichtlich ist, schließlich gibt es Kameras die ganz ohne Bildspeicher auskommen.

Im Sektor Machine Vision und industrielle Bildverarbeitung schlägt sich ein größerer Image Buffer jedoch oftmals in den Themen einfaches Design-In und Fehlertoleranz positiv nieder.

Funktion des Bildspeichers

Der Bildspeicher hat zwei Hauptfunktionen:

  • zeitlicher Puffer (Die Daten kommen zeilenweise von dem Sensor, werden im Bildspeicher abgelegt und nachfolgende Prozesse können auf die Bilder zeitlich unabhängig zugreifen).
  • Datenablage damit jeweils ein oder mehrere Bilder komplett vorliegen. Dies ist die Basis für ein Postprocessing wie Kantenaufsteilung, Rauschunterdrückung, Burst Mode, de-Bayering, Kompression, etc.


Der zeitliche Puffer wird auch dazu genutzt, den Ausleseprozeß über das Interface (z. B. GigE oder USB) vom eigentlichen Prozeß des Bildeinzugs vom Sensor zu entkoppeln.

Bildspeicher im Detail

Der Bildspeicher ist der Platz in der Kamera, an welchem die Pixel nach dem Auslesen das erste Mal in einem Block gespeichert werden. Dieser Platz kann je nach Bauweise der Kamera vor oder hinter dem Processing liegen, aber immer vor der Ausgabeeinheit. Er ist typischerweise als FiFo konzipert (First in, First out)

Der Bildspeicher oder Image Buffer wird mit einer Frequenz betrieben, die auf die Geschwindigkeit des Sensors abgestimmt ist. Typische Frequenzen liegen derzeit bei Industriekameras zwischen 300 und 600 MHz.

Bedingt durch die Größe von Bildspeicher und die Höhe der Taktfrequenz sind die Speicherchips relativ teuer.

Was passiert bei zuwenig Bildspeicher?

Manche Funktionalitäten sind nur mit Bildspeicher über mehrere Bilder möglich. Eine Kamera mit wenig oder keinem Bildspeicher kann also mache Features nicht ausführen.

Andere Funktionalitäten können Einschränkungen erfahren, so z. B. Burst Mode, frame-to-frame de-Noise, Videokompression.

Wie profitiert industrielle Bildverarbeitung von Bildspeicher?

Der Bereich Machine Vision wird heutzutage besonders in der Automatisierung stark mit den Interfaces Ethernet und zum Teil USB betrieben. Beide Interfaces garantieren keinen konstanten Datenstrom, die Übertragungsrate kann schwanken. Diese Schwankungen werden durch den Bildspeicher abgefangen. So kann eine vorübergehend extern induzierte Netzauslatung bei einer schnellen Kamera durchaus mehr als 10 oder 20 Bilder Verzögerung bei der Übertragung bewirken.

Ein ausreichender Bildspeicher garantiert somit - trotz Netzlast - immer eine zum Zeitpunkt des Triggerns rechtzeitige Aufnahme und verhindert den Verlust dieser Bilder. Ist der Bildspeicher zu klein, erfolgt ein Verlust von Bildern (frame drops).

Fazit

Die Pufferfunktion von Bildspeicher erleichtert dem Hersteller einer Machine Vision Appliance das Design enorm: Er kann davon ausgehen, daß bei einem Triggersignal zu einem Ereignis auch das passende Bild ohne Verzögerung gemacht wird und dieses Bild dann durch die Applikation ausgewertet wird. Ohne Bildspeicher müßten aufwändige Kontrollmechanismen implementiert werden, die immer überprüfen ob  zu allen Ereignissen auch ein Bild an die Applikation ausgeliefert wurde.
Ein ausreichend dimensionierter Bildspeicher ist somit ein bedeutender Faktor bei der Zuverlässigkeit und Fehlertoleranz einer industriellen Bildverarbeitung.