Mit der Einführung von GigE als Standard-Schnittstelle für die industrielle Bildverarbeitung wurden zahlreiche neue Anwendungen realisiert, die durch die Vorteile der langen Kabellänge und der hohen Datenrate erst möglich wurden. Der Aufbau von Systemen mit mehreren Kameras wurde durch die Netzwerkstruktur stark ­vereinfacht und erhöht neben Sicherheit und Zuver­lässigkeit vor allem die Flexibilität der Systeme. Mit der Einführung von Power over Ethernet (PoE) wurde es zudem möglich, eine Einkabellösung zu realisieren, die die Installations- und Wartungskosten senkt.

Baumer geht mit dem neuen Trigger Device der GigE Power Serie jetzt noch einen Schritt weiter und bietet zur Steuerung einfacher Anwendungen eine GigE Komplettlösung für industrielle Anwendungen, die den Einsatz einer zusätzlichen SPS überflüssig macht. Alle notwendigen Netzwerkkomponenten für eine GigE Vision konforme Komplettlösung werden mit der Kamera zum Paket geschnürt.

Prozessintegration für Experten
Das neue Trigger Device schlägt die Brücke zwischen dem Bildverarbeitungs­system und der Prozessumgebung und erweitert die vertraute Kameratechnik um Systemschnittstellen, die eine indivi­duelle Integration in den Prozess ermöglichen. Die Grundfunktion des Trigger Devices umfasst die echtzeitfähige Triggerung von Kameras über das Gigabit Ethernet Netzwerk. Aus Prozessgrößen wie Schaltfunktionen von Lichtschranken oder Geschwindigkeitsinformationen von Drehgebern werden die korrekten Triggerzeitpunkte berechnet und die Bildaufnahme einer einzelnen oder einer zugewiesenen Gruppe von Kameras über das Netzwerk mit dem GigE Vision konformen Action-Commando ausgelöst. Umfangreiche Untersuchungen haben gezeigt, dass die Übertragungszeiten im GigE Netzwerk vernachlässigbar klein sind. Bei vorausschauender Netzplanung lassen sich Jitterwerte von kleiner 5 µs erzielen. Um auch außergewöhnlich kurze Latenzzeiten zu erzielen, wurden alle Funktionen im Trigger Device hardwaretechnisch realisiert. Allerdings lässt sich die Echtzeitfähigkeit erst dann voll ausnutzen, wenn auch der Empfang des Action-Commands, wie bei allen Baumer Kameras, hardwaremäßig realisiert ist. Im Zusammenwirken mit der Power over Ethernet Funktionalität der Baumer Kameras lassen sich mit dieser Funktion echte Einkabellösungen aufbauen.
Zahlreiche weitere intelligente und nützliche Funktionen helfen dem Anwender den Aufbau von Bildverarbeitungssystemen zu vereinfachen. Ausgelegt ist das Trigger Device zur Bedienung von maximal vier unabhängig arbeitenden Systemen mit je zwei Eingängen und zwei Ausgängen. Typischerweise nutzt man die Eingänge zum Anschluss von Lichtschranken zur Triggerung der Bildaufnahme und von Drehgebern zur geschwindigkeitsabhängigen Verzögerung des Triggerzeitpunktes. Der Triggerzeitpunkt kann auf steigende oder fallende Flanken oder auch auf die Impulsmitte gelegt werden. Mittels zusätzlicher, zeitabhängiger Verzögerungen können auch zeitkonstante Laufzeiten ausgeglichen werden. Die zwei Ausgänge können durch Einstellung von weg- und zeitabhängigen Verzögerungen, Pulsbreite, Polarität etc. individuell an die gewünschte Schaltfunktion angepasst werden. Typischerweise nutzt man die Ausgänge für die ­Beleuchtungsansteuerung bei der Bildaufnahme sowie für das Ansteuern einer Produktschleuse, welche je nach Resultat der Bildverarbeitungsoperation ein bestimmtes Produkt aus dem Prozess ­ausschleust. Mit dieser ausgeklügelten Funktion lässt sich in einfacheren Anwendungen der Einsatz einer zusätzlichen SPS vermeiden. Selbstverständlich können die Funktionen der insgesamt acht Eingänge und acht Ausgänge auch anders genutzt oder kombiniert werden. Insgesamt lassen sie sich flexibel an die unterschiedlichsten Anwendungen anpassen. Eine Abfrage oder ein Setzen vom zentralen PC aus ist ebenfalls möglich.

Das Trigger Device als Netzwerkkomponente
In der Regel wird das Trigger Device vor Ort im Prozess installiert, um den Verkabelungsaufwand zwischen Sensoren, Aktuatoren und den Komponenten des BV-Systems zu minimieren. Es kann aber auch zentral im Schaltschrank angeordnet als echtzeitfähiges Gateway zwischen einer vorhandenen SPS und dem verteilten BV-System zum Austausch von Steuerkommandos genutzt werden, ohne das dazu der PC einbezogen wird. Den möglichen Varianten sind kaum Grenzen gesetzt. Um flexibel auf die unterschiedlichsten Anwendungsfälle reagieren zu können, wurde das Trigger Device als GigE Komponente für GigE Vision konforme Netzwerke ausgelegt. Es kann problemlos mit allen zum Standard Rel. 1.1 konformen Komponenten zusammenarbeiten, wobei die Stärken erst mit den Kameras der Baumer TX Serie zum Tragen kommen. Zur echtzeitfähigen Verteilung der Informationen zwischen Kamera(s), PC und Trigger Device ist im Netzwerk ein Switch erforderlich. Daher wurde das Trigger Device als Ergänzung zu den bereits vorhandenen Netzwerkkomponenten der GigE Power Serie von Baumer konzipiert. In Verbindung mit Baumer PoE Kameras lassen sich auf diesem Wege echte Einkabellösungen aufbauen. Als Ergänzung vorhandener Netzwerke oder einer zentralen Montage im Schaltschrank entstand eine Stand-Alone Variante mit integriertem 3-Port-Switch, wobei beide Ports PoE fähig sind. Beide Ausführungen sind wie die anderen Komponenten der GigE Power Serie für einen Spannungsbereich von 24 V bis 48 V ohne Umschaltung ausgelegt. Die Montage erfolgt auf einer DIN-Schiene. Die einfache Konfiguration der Funktionen des Trigger Devices erfolgt via Netzwerk. Ein komfortables innovatives Tool mit einer intuitiv erfassbaren grafischen Oberfläche lässt die komplexe Programmierung zum Kinderspiel werden und bewahrt den Nutzer davor, die Übersicht zu verlieren. In kundenspezifischen Applikationen können alle Funktionen selbstverständlich auch über das SDK, das generische Baumer GAPI-Interface, bedient werden.

Das Netzwerk im Griff
Die Netzwerkkomponenten der Baumer GigE Power Serie entstanden mit der Zielsetzung, Anwender von Baumer GigE Kameras bestmöglich bei der Einbindung in industrielle Applikationen zu unterstützen. Dabei standen neben der Sicherheit und Zuverlässigkeit von Bildverarbeitungssystemen vor allem Flexibilität sowie eine einfache und robuste Bedienung im Vordergrund. Ein besonderer Schwerpunkt lag auf der Unterstützung von Kameras mit Power over Ethernet, für die nur wenige geeignete Zubehörkomponenten auf dem Markt verfügbar sind.
Mit der PoE Technologie wird über ein Standard Ethernetkabel neben den Bilddaten mit 1.000 Mbit/s gleichzeitig die für den Betrieb erforderliche Speiseleistung der Kamera übertragen. Die Palette der PoE Kameras von Baumer deckt mit hochwertigen CCD-Sensoren den Bereich von VGA bis 5 Megapixel ab. Bei der Gehäuseausführung kann zwischen der bekannten kleinen und kompakten Standardausführung und der vollständig gekapselten und für extreme Anforderungen ausgelegten IP67-Ausführung gewählt werden.
Die Baumer GigE Power Serie umfasst derzeit zwei unmanaged PoE fähige GigE Power Switches unterschiedlicher Ausbaustufen und einen GigE Power Injector.
Die Basisausführung der Switches weist vier 1000base-T-Ports auf und bietet neben der PoE Speisung die Möglichkeit, Jumboframes mit bis zu 10,2 kBit/s bei einer maximalen Datenrate von 1.000 Mbit/s zu übertragen. Für komplexere Anforderungen kann der Anwender auf die 6-Port Version zurückgreifen. Diese ist mit einem zusätzlichen 1000base-T- und einem SFP-Port ausgestattet. Der SFP-Port kann je nach Bedarf mit einem zusätzlichen Cu- oder einem LWL-Modul für EMV-kritische Umgebungen bestückt werden. Wird keine Switch-Funktion benötigt, kann für die Speisung von zwei PoE Kameras der von Baumer entwickelte GigE Power Injector eingesetzt werden. Dieser garantiert einen transparenten Datendurchsatz ohne Begrenzungen hinsichtlich Framelänge etc. Die PoE Switches und -Kameras können sowohl an 48 V als auch an 24 V, wie sie in den meisten Industrieanlagen anliegen, betrieben werden.

Perfekt abgestimmt
Als erster Hersteller bietet Baumer mit dem GigE Power Konzept eine Komplettlösung für anspruchsvolle industrielle Bildverarbeitungssysteme bestehend aus Kameras, Netzwerkkomponenten und einem Trigger Device, das zur Steuerung von einfachen Prozessen innerhalb des Systems genutzt werden kann. Die konsequente Entwicklung von GigE Vision kompatiblen Produkten bietet ein perfekt aufeinander abgestimmtes Produktportfolio für eine Vielzahl von Applikationen.