Промышленные камеры Baumer Electric CX с GigE Vision

В сфере промышленной автоматизации, где критически важны скорость, точность и стабильность работы, оборудование для машинного зрения стало неотъемлемым компонентом. Линейка камер CX от компании Baumer Electric, построенная на основе интерфейса GigE Vision, представляет собой семейство промышленных камер, предназначенных для решения сложных задач контроля, измерения и идентификации в жестких производственных условиях. Эти устройства сочетают современные сенсорные технологии, прочную конструкцию и соответствие открытым отраслевым стандартам, что обеспечивает их высокую производительность и простоту интеграции в разнообразные автоматизированные системы.

Архитектура и принципы работы стандарта GigE Vision

Фундаментальной основой камер CX является стандарт GigE Vision. Это не просто использование интерфейса Ethernet для передачи данных, а комплексный протокол, разработанный специально для высокоскоростной передачи видеопотоков и управления устройствами машинного зрения. Стандарт регламентирует взаимодействие между камерой и хост-компьютером на нескольких уровнях.

Ключевыми компонентами GigE Vision являются:

• Протокол управления GigE Vision (GVCP): Этот протокол, работающий на основе UDP, позволяет осуществлять удаленную настройку и контроль всех параметров камеры, таких как выдержка, усиление и баланс белого.
• Протокол потоковой передачи GigE Vision (GVSP): Отвечает за надежную и быструю пересылку данных изображения от камеры к приемному устройству.

Важным дополнением к GigE Vision выступает механизм GenICam, который стандартизирует доступ к функциям камеры. Каждое устройство поставляет XML-файл, описывающий его программный интерфейс. Это позволяет унифицировать разработку прикладного программного обеспечения, поскольку инженер может использовать один и тот же программный интерфейс для работы с камерами от разных производителей, если они поддерживают стандарт GenICam.

Детальный обзор модельного ряда и технических характеристик

Линейка камер CX базируется на высококачественных КМОП-сенсорах от мировых лидеров, таких как Sony и onsemi. Используются технологии сенсоров, включая Pregius, Polarsens, STARVIS и PYTHON, что гарантирует высокую светочувствительность, низкий уровень шума и отличное качество изображения в различных условиях освещенности. Модельный ряд охватывает широкий спектр разрешений, от 1,3 до 24 мегапикселей, с частотой съемки до 318 кадров в секунду, что позволяет подобрать камеру для задач любого уровня сложности.

Ассортимент камер CX можно условно разделить на несколько серий, ориентированных на разные применения:

• Стандартные промышленные модели: Например, модель VCXG-51M.I оснащена сенсором Sony IMX264 с глобальным затвором. Это исключает искажение быстро движущихся объектов. Разрешение 5 мегапикселей и частота до 24 кадров в секунду делают ее подходящей для задач прецизионных измерений и роботизированных систем.
• Модели для экстремальных условий: Камеры серии .I.XT, такие как VCXG-53M.I.XT, заключены в усиленный алюминиевый корпус и имеют степень защиты до IP69K. Они функционируют в расширенном температурном диапазоне, что позволяет использовать их в пищевой, фармацевтической промышленности, литейных цехах или на открытых площадках.
• Экономичные модели: Серия EX предлагает базовый набор функций для стандартных применений, обеспечивая при этом высокую надежность и оптимальное соотношение стоимости и возможностей.

Для сравнения ключевых параметров различных моделей представлена следующая таблица:

Конструктивное исполнение и ключевые преимущества

Инженерные решения, заложенные в конструкцию камер CX, напрямую влияют на их надежность и удобство использования в промышленной среде.

• Прочный корпус и высокая степень защиты: Корпус из твердоанодированного алюминия обеспечивает механическую прочность, устойчивость к вибрациям и ударам. Степень защиты IP65/67, а для некоторых моделей IP69K, гарантирует полную защиту от пыли и влаги, включая возможность мойки под струями воды под высоким давлением.
• Гибкость питания и подключения: Камеры поддерживают питание от внешнего источника 12-24 В, а также технологию Power over Ethernet. Использование PoE позволяет передавать и данные, и питание по одному кабелю, что упрощает монтаж и снижает затраты на инфраструктуру. Для повышенной надежности соединения в условиях вибрации применяются винтовые разъемы M12.
• Встроенный контроллер освещения: Наличие четырех программируемых выходов с широтно-импульсной модуляцией для управления светодиодной подсветкой позволяет обойтись без внешних контроллеров освещения. Это снижает общую сложность и стоимость системы машинного зрения.
• Расширенные функции синхронизации: Помимо стандартного режима непрерывной съемки, камеры поддерживают сложные сценарии запуска с использованием аппаратных и программных триггеров. Важной особенностью является внутренняя буферизация большого количества триггерных событий, что предотвращает потерю кадров в системах с нерегулярным потоком объектов.

Области применения и аспекты интеграции

Технические характеристики камер CX определяют их широкую применимость в различных отраслях промышленности.

• Робототехника и автоматизированные линии: Компактные размеры, малый вес и устойчивость к вибрациям делают эти камеры идеальными для установки на роботизированные манипуляторы. Они используются для ориентирования деталей, контроля качества сборочных операций и наведения робота.
• Высокоскоростной контроль и сортировка: Благодаря использованию сенсоров с глобальным затвором и высокой частоте кадрирования, камеры способны фиксировать четкие изображения объектов, движущихся на высокой скорости, без эффекта смазывания. Это востребовано в задачах контроля упаковки, сортировки и дефектоскопии.
• Работа в неблагоприятных условиях: Модели с расширенным температурным диапазоном применяются в морозильных камерах, на наружных установках или в цехах с повышенными температурами, где требуется стабильная работа без дополнительных систем термостабилизации.

При интеграции системы на основе GigE Vision следует учитывать ограничения на длину медного кабеля, которое составляет 100 метров для кабелей категорий CAT5e/CAT6. Для создания распределенных систем на большие расстояния можно использовать сетевые коммутаторы или оптоволоконные преобразователи.

Сравнение с продукцией других производителей

Рынок промышленных камер с интерфейсом GigE Vision представлен продукцией нескольких известных компаний. Каждый производитель предлагает решения с определенными акцентами.

• Basler AG: Немецкая компания, чьи камеры серии ace известны своим широким модельным рядом и доступностью. Basler делает упор на универсальность и развитую экосистему программного обеспечения.
• Allied Vision: Другой немецкий производитель, предлагающий камеры серии Mako и Alvium, которые отличаются высоким качеством изображения и компактными размерами. Allied Vision фокусируется на применении в научных исследованиях и сложных измерительных системах.
• FLIR Systems: Американская компания, известная своими тепловизорами, также производит камеры видимого диапазона. Решения FLIR часто ориентированы на встроенные системы и специфические применения, такие как интеллектуальный транспорт.

Камеры Baumer CX в этом ряду выделяются своей ориентированностью на тяжелые промышленные условия, что подтверждается прочным корпусом, высокой степенью защиты и расширенным температурным диапазоном многих моделей.

Камеры серии CX от Baumer Electric с интерфейсом GigE Vision представляют собой хорошо продуманные промышленные устройства, в которых сочетаются современные сенсорные технологии, надежная конструкция и соответствие открытым отраслевым стандартам. Их архитектура обеспечивает простоту интеграции, а разнообразие модельного ряда позволяет подобрать решение для широкого спектра задач — от стандартного контроля до работы в экстремальных условиях. Сочетание производительности, надежности и гибкости делает это семейство камер практичным инструментом для построения эффективных систем промышленного машинного зрения.