扩展多相机成像系统是系统集成商和机器制造商面临的一项技术挑战。网络拥堵、CPU过载、同步错误以及配置复杂性等问题常常会给成功构建包含大量GigE相机的系统造成诸多阻碍。

然而，我们最近通过交换机将40多台GigE相机连接到一台PC，成功运行了相机系统。即使在极限压力下，系统依然连续运行了数天，期间没有出现帧丢失或错误。这一成就得益于Spinnaker 4 SDK，它基于Teledyne GigE框架，经过近20年的不断优化，已获得广泛信赖。

Spinnaker 4 SDK简化了大规模相机系统的部署，提供了卓越性能、稳定性和便捷的部署使用体验。

扩展多相机系统面临的挑战

将GigE Vision系统扩展至40台以上相机时，面临以下几个主要挑战：

网络拥堵：尽管每台GigE相机都配有独立的1Gbps端口，但共享的网络交换机可能会出现过载情况，导致数据包丢失和延迟。

CPU过载：管理来自数十台相机的数据流可能会占用大量系统资源，导致性能下降。

CPU过载：机器人和自动化检测等时间敏感的应用需要精确的时序控制。如果没有配置适当的同步工具，相机可能会失去同步，导致工作流程中断。

配置复杂性：手动管理网络设置、分配IP地址并排查40+台相机的故障既容易出错，又耗时费力。

如果没有经过适当优化，这些问题可能会影响系统的可扩展性和可靠性。

Spinnaker 4 SDK如何解决这些问题

Spinnaker 4 SDK集成了Teledyne GigE框架，这是一项经过验证的技术，源自于Sapera SDK，能够确保在大规模相机系统中实现高可靠性、可扩展性和高效运行。

高效处理

Spinnaker 4 SDK由Teledyne GigE驱动程序提供支持，经验证，该驱动程序已有近20年的工业应用经验：

久经考验的稳定性：即使在高负载条件下，仍能保证系统不间断运行，适应任务关键型环境。

降低CPU使用率：通过减少系统开销，释放资源供其他关键进程使用。

这种优化确保了系统能够在长时间运行中保持稳定可靠，避免性能下降。

带宽利用率优化：在扩展到40+台GigE相机时，高效的带宽管理至关重要。Spinnaker 4 SDK通过以下几种方式实现带宽的高效利用：

CPU核心分配：通过将处理任务分配给特定的CPU核心或核心组，并将其分配给网络接口适配器卡（NIC），避免系统瓶颈，确保资源的平衡使用。

数据包重发优化：智能管理数据包重发，减少带宽消耗，确保数据完整性而不导致网络拥堵。

可调数据包大小：支持用户根据网络条件调整数据包大小，降低高负载环境下的碰撞和丢包风险。

多NIC优化：将相机数据流分配到多个网络接口上，最大化吞吐量并减少拥堵。

高级同步

对于机器人和自动化检测等对时效性要求较高的应用，精确同步至关重要。Spinnaker 4 SDK与Teledyne的2D区域扫描机器视觉相机组合，支持多相机无缝同步，具备以下功能：

支持IEEE1588（PTP）：支持精确的硬件级时间戳同步，确保所有相机时钟的高精确对齐，适用于高速应用。

相机内触发与动作指令：实现纳秒级精度，使多台相机能够高效协同捕捉图像，无需额外电缆连接。

借助这些功能，Spinnaker 4 SDK使得40+台相机能够在严苛的工业环境中可靠稳定地协同工作，维持一致的高性能表现。

简化配置和诊断

Spinnaker 4 SDK 还通过以下方式简化了多相机的设置与监控流程：智能配置工具：自动完成IP分配、带宽分配和优先级设置等关键任务。实时T2IR诊断：持续监控系统性能，主动识别并处理潜在问题。内置诊断工具进一步帮助快速识别并解决网络和性能问题。

实际案例验证

46台相机在压力下零错误运行；为验证Spinnaker 4 SDK的能力，我们通过交换机将46台GigE Vision相机连接到一台PC，并通过外部工具将CPU使用率推至100%，模拟了24/7（一天24小时一周7天不间断）图像处理操作在实际环境中的需求。

结果

零丢帧；100%同步高分辨率无缝图像流；即使在CPU满负载运行的情况下，Spinnaker 4 SDK依然保持高性能表现，证明了其稳定性与可靠性。

结论

凭借Teledyne GigE框架和Teledyne GigE视觉相机，Spinnaker 4 SDK助力成功实现40+台相机的扩展。我们的解决方案具备推动多相机系统极限所需的稳定性与高效性。