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搭建红外桥梁:嵌入式视频接口助力红外热像仪传输
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2024-08-30 16:59:00来源: 中国机器视觉网

引言

红外热像仪作为一种非接触式设备,能够检测红外能量(热量)并将其转变成可见光图像,而红外热像仪成像后的数据传输到本地进行处理,需要借助工业中常用的视觉协议进行数据的传输。而GigE Vision协议具有传输距离长(无中继时可达100米)、传输效率高并可向上升级到万兆网、通信控制方便、软硬件互换性强、支持相机同步PTP(精确时间协议)、相机多路复用和多播等优点,是机器视觉图像领域的主要接口标准,被越来越多的商家采用。

如下图,友思特根据客户对传输性能,研发成本、集成难易程度等角度出发,提供嵌入式硬件板卡、高度灵活的FPGA IP核和纯软件三种GigE Vison传输解决方案,无缝地将传感器数据从静态和动态FPGA传输到旨在有效接收高带宽图像流的软件。

低延迟GigE Vision解决方案.png

嵌入式视频接口

嵌入式视频接口板卡作为便于集成,性能稳定,性价比高的GigE Vision传输的硬件解决方案,为红外热像仪等成像设备,提供快捷的视觉接口集成,使用户快速享有GigE Vision协议的优势。

其中,嵌入式视频接口由FPGA图像处理板和GigE物理接口板组成:

FPGA板用于与用户的图像处理板对接,将输出的图像数据通过FPGA板上的pin脚加载到板卡上

通过GigE接口板完成协议的打包和数据输出;

同时提供额外的GPIO板卡,用于板卡触发或额外的用户设计功能。

嵌入式视频接口 各面图.png

连接方式

利用嵌入式接口给红外相机集成GigE Vision/USB Vision接口,需要用户的前端的相机/传感器/电路板提供如图所示的信号给嵌入式接口的FPGA板,其中包括板卡供电电压,需要传输的像素总线设计,相机控制信号,以及外部IO触发和串口通讯接口。

视频接口 连接方式.jpg

而对于接入到FPGA板的像素总线信号,主要包括一下几部分:像素数据,像素时钟信号,帧有效、行有效信号等,如果用户需要在图像上插入元数据,可以通过MVAL信号的实现。

FPGA板组成.jpg

除此之外,为能够进行正常图像传输,相机端传输时序需要与嵌入式视频接口像素总线信号格式进行匹配。因此,用户需要通过FPGA/PLC编程方式,对设备端/相机端的时序进行修改。友思特嵌入式视频接口目前提供三种采样方式供用户选择:

FVAL和LVAL电平敏感

FVAL 和LVAL 电平敏感.jpg

FVAL和LVAL边沿敏感

微信截图_20240829160730.png

FVAL边沿敏感,LVAL电平敏感

FVAL 边沿敏感,LVAL 电平敏感.jpg

由此,用户完成对嵌入式视频接口和相机/设备模组的硬件集成,此时整个系统可比作一台普通带网口的相机/设备,尽享以太网长距离传输,组播等优势。

同时,友思特提供对应上位机软件eBUS Player及相应的SDK开发包,便于用户能实时观察传输图像、进行其它性能配置以及与第三方图像处理库对接进行二次开发操作等。

eBUS Player软件界面.jpg

应用场景

红外设备集成

利用以太网网络和成本优势开发高性能红外相机、热像仪、多光谱相机、紫外相机等

友思特的嵌入式解决方案使制造商能够轻松进行原型设计和推出新的GigE Vision和USB3 Vision相机,以更快地抓住机遇、最大限度地降低风险并降低成本。传感器接口硬件具有标准化的并行LVTTL /LVCMOS /LVDS接口,包括图像、行和帧信号。借助这种标准化接口,制造商可以快速创建一系列相机,仅因接口而异,从千兆以太网的GigE Vision、NBASE-T或10 GigE或USB 3.0连接中进行选择。

红外设备集成.png

嵌入式接口红外相机集成.png

undefined 医疗放射成像

利用以太网网络和成本优势开发高性能医疗面板

数字射线成像术使用数字X射线传感器代替传统胶片,是最早使用工业视觉系统网络开发的成像技术的之一。而迁移到支持GigE Vision的数字平板探测器(FPD),使系统设计人员可以更轻松地在以太网网络设备和用于增强、分析和显示图像的处理单元之间进行图像传输。GigE Vision over NBASE-T为这些制造商提供了一条可靠的升级路径,能够为网络和多面板射线照相应用设计下一代更高带宽的FPD。

友思特的嵌入式接口基于模块化架构,可通过GigE、NBASE-T和10gige传输高可靠性和低一致延迟的视频。这使得制造商可以快速轻松地创建具有不同接口选项的FPD系列。

医疗放射成像.png

智能安检---X光货物检验

高带宽,现成的工业FPD接口解决方案

友思特的嵌入式解决方案有助于减少工业FPGA的设计时间和组件成本。接口解决方案将传感器数据从FPD转换为高带宽的GigE Vision流,通过以太网连接以低、一致的延迟传输到处理单元和显示。

智能安检.png

医疗影像

简化全景放射照相和X射线牙科系统的FPD设计

高带宽成像传输的进步也有助于减少患者的辐射剂量。透视设备使用随时间推移的辐射暴露来提供患者解剖结构的实时X射线图像。然而,这一过程导致了患者更大的辐射累积。创新性的透视系统通过使用多个移动的X射线源在短短几秒钟内从多个增量角度照射组织,最大限度地减少患者的辐射暴露。然而,对于此应用程序来说,传统接口既不经济又过于繁琐。

友思特的嵌入式接口可帮助全景牙科系统FPD制造商快速轻松地将高性能传感器连接集成到其产品中。通过一根灵活的以太网电缆传输图像、控制数据和供电,确保旋转成像系统的可靠性能,同时消除滑环相关的可靠性和成本问题。

医疗影像.png