Messe Stuttgart GmbH: Neue Schnittstellen – schneller denn je

>> Die immer leistungsfähiger werdenden Bildsensoren der digitalen Kameras fordern immer schnellere Datenübertragungsmöglichkeiten, bisherige Lösungen scheinen nicht mehr auszureichen. Bereits laufen Standardisierungsbestrebungen für «CoaXPress» und «CameraLink HS». Die Sonderschau «International Machine Vision Standards» auf der Vision 2011 stellt bereits Produkte mit diesen beiden Standards vor. Ausserdem steht auch der GigE-Vision-Standard (Gigabit-Ethernet) in Version 2.0 am Start.

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joe. Datenschnittstellen rücken vor allem dann in den Vordergrund, wenn neue Standardisierungsbestrebungen im Gange sind oder wenn im Consumer-Bereich neue Standards auftauchen. Beides ist zurzeit der Fall. Die immer leistungsfähiger werdenden Bildsensoren der digitalen Kameras fordern immer schnellere Datenübertragungsmöglichkeiten. Bisher war CameraLink für Hochgeschwindigkeitsanwendungen in vielen Fällen die ideale Lösung. Doch das scheint nicht mehr auszureichen. Neue Standardisierungsbestrebungen wie CoaXPress und CameraLink HS wurden ins Leben gerufen. In den Startlöchern steht ausserdem der GigE-Vision-Standard (Gigabit-Ethernet) mit der Version 2.0. Interessant für den Bildverarbeitungssektor ist auch die erweiterte Schnittstelle USB 3.0, die derzeit im Consumer-Bereich Einzug hält.

Die Qual der Wahl

Die zusätzlichen Standardschnittstellen machen jedoch dem Applikationsingenieur das Leben nicht leichter, denn «jede Schnittstelle hat ihre Stärken und ihre Schwächen, es ist schwierig, allgemeingültige Aussagen zu treffen», meint Rupert Stelz, Gruppenleiter Bilderfassung bei Stemmer Imaging. Die Herausforderung liegt also darin, das richtige Produkt mit der optimalen Datenschnittstelle für eine gegebene Applikation zu finden.

Mit der Sonderschau «Internationale Bildverarbeitungsstandards» in Halle 6 der diesjährigen Messe Vision soll Licht in das Dickicht des Schnittstellen-Dschungels gebracht werden. Diese Sonderschau findet bereits zum vierten Mal statt und wird gemeinsam mit den Vereinigungen Automated Imaging Association (AIA), der European Machine Vision Association (EMVA) sowie der Japan Industrial Imaging Association (JIIA) geführt.

Unter dem Motto «Standards zum Anfassen» präsentiert die Sonderschau konkrete Applikationen und Demonstratoren. «Die Besucher können direkt mit den Entwicklern sprechen, ihnen Fragen stellen und Anregungen geben. Diese direkte Interaktion ist einzigartig», sagt Patrick Schwarzkopf, Generalsekretär der EMVA.

Produkte mit «CoaXPress» sind am Markt

Bereits auf der Vision 2009 hatte «CoaXPress» den Innovationspreis gewonnen, Pläne zur Standardisierung wurden bekannt gegeben. Im Dezember 2010 wurde die Version JIIA NIF-001-2010 vom Konsortium verabschiedet. Nach einer dreimonatigen Veröffentlichungsfrist haben AIA, EMVA und JIIA «CoaXPress» als internationalen Standard bestätigt. Bei dieser Schnittstelle lassen sich über ein einziges Standard-Koaxkabel sowohl Bilddaten, Kommunikations- und Steuerdaten als auch die Stromversorgung zwischen Hochgeschwindigkeitskamera und Framegrabber, sprich Host, übertragen. Die Datenübertragungsgeschwindigkeit pro Kabel von der Kamera zum Host (downlink) beträgt bis zu 6,25 Gbit/s und in umgekehrter Richtung (uplink) 20 Mbit/s für Kommunikations- und Steuerungsdaten. Der Jitter der Schnittstelle liegt im Mikrosekundenbereich, und die Kabellänge kann bis zu 100 Meter betragen.

«CoaXPress ist in der Entwicklung etwas weiter vorangeschritten als CameraLink HS», sagt Stelz. Das lasse sich auch daran erkennen, dass es schon erste Produkte von unterschiedlichen Herstellern gebe, die ab Lager erhältlich seien. So feiert das Unternehmen Active Silicon mit dem ersten CoaXPress-Framegrabber einer neuen Serie auf der Vision 2011 Premiere. Und die Firma Adimec wird dort unter anderem ihre Dual-CoaXPress-Kamera erstmals vorstellen. «Zurzeit verbessern die Hersteller dieser Produkte zusammen mit der JIIA die Implementierung sowie die Konformitätstests für die Produkte», erklärt Dr. Joost van Kuijk, Marketingleiter bei Adimec.

Auch CameraLink HS wird vorangetrieben

Auch am Schnittstellenstandard CameraLink HS arbeiten Experten mit Nachdruck. Er wird von einem Unterkomitee des CameraLink-Komitees vorangetrieben. Das altbewährte CameraLink-Interface gibt es in einer erweiterten Version 2.0, die aber getrennt von CameraLink HS zu sehen ist. Letztere bietet eine skalierbare Downlink-Bandbreite bei der Datenübertragung von 2,4 bis 48 Gbit/s in x1- bis x20-Konfigurationen und in Schritten von jeweils 2,4 Gbit/s. Die Kabellänge kann je nach Geschwindigkeit 15 oder bis zu 40 Meter betragen. Der Jitter liegt im Nanosekundenbereich. «Derzeit sind wir an einem Forschungsprojekt beteiligt, das eine Erweiterung von CameraLink HS fokussiert», sagt Dr. Gerhard Holst, Forschungsleiter bei der PCO AG. «Das halten wir für die Zukunft für sehr wichtig», fährt Holst fort, «weil für die Anwender unserer Kameras eine schnelle Datenübertragung immer bedeutsamer wird und bestehende Standards nicht mehr mithalten können. Der Ansatz zur Übertragung von grossen Bilddatenmengen, den PCO verfolgt, beruht auf CameraLink HS, jedoch mit 10-GigE- oder 40-GigE-Hardware. Das Konzept muss einfach und skalierbar aufgebaut sein, damit so viele Schnittstellen genommen werden können, wie die Applikation benötigt», so Holst.

Der Markt wird entscheiden

Der CameraLink-HS-Standard ist noch nicht endgültig verabschiedet. Doch es gibt schon Vorläufer-Produkte auf dem Markt, etwa vom Unternehmen Teledyne Dalsa. Welcher Standard sich letztlich durchsetzen wird, entscheidet der Markt – oder besser gesagt die entsprechende Aufgabenstellung, unter der die Vor- und Nachteile abzuwägen sind.

Einige Kamerahersteller wie Baumer Optronic warten erst einmal ab: «Wir beobachten CoaXPress und HS-Link aktiv. Beide Schnittstellen adressieren zwar die Aufhebung von Limitierungen der derzeitigen CameraLink–Version, doch werden weiterhin Framegrabber benötigt», sagt Mirko Benz vom Product Management bei Baumer Optronic. Zudem befänden sich dem Experten zufolge entsprechende Komponenten noch in einem sehr frühen Stadium, während CameraLink seit Jahren erfolgreich und zuverlässig eingesetzt werde. Benz resümiert: «Unserer Meinung nach wird das bewährte CameraLink-Interface daher auf absehbare Zeit für die Mehrzahl der Highspeed-Applikationen die bevorzugte Alternative bleiben.» <<

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