10GigE, 25GigE & 100GigE Vision für alle Anwendungen

Abbildung: Verschiedene Technologien, die an einem Hochgeschwindigkeitskamerasystem beteiligt sind.

Video: 10GigE-, 25GigE- und 100GigE-Bildverarbeitungskameras öffnen neue Türen in der Automatisierung.

• Echte Nullkopie
• Verwendet Header-Splitting (HS) in OTS-NICs
• Vollständiger Kernel-Bypass
• HS im Einsatz für SMPTE 2110 im M&E-Markt
• Unterstützt von Industriekarten
• Geringste Latenz und Jitter
• Keine Neusendungen oder Flusskontrolle erforderlich (noch erforderlich) mit qualitativ hochwertiger Implementierung
• Bleibt GigEVision-kompatibel
• PTP-Unterstützung

GigEVision (oder Ethernet) und CoaxPress (oder CXP) werden als primäre Schnittstellen für High-Speed-Vision angesehen.

Wir beginnen mit GigEVision. Optimized GigEVision verwendet Header-Splitting in Hardware, die in OTS-Leistungs-NICs und anderen Verarbeitungsgeräten verfügbar ist. Dies ist die gleiche Methode, die in SMPTE 2110 in den massiven M&E-Märkten verwendet wird, die auch 0 Toleranz für Datenverlust hat. In diesem Markt verlassen sie sich auf gut gestaltete Empfänger, und als solche bieten die OTS-NICs Header-Splitting-Technologien, die in Streaming-Implementierungen wie SMPTE 2110, aber auch in Nachrichten- und verbundenen Protokollen wie RDMA/RoCE verwendet werden.

Wir arbeiten mit den gleichen Anbietern zusammen, die RDMA/RoCE unterstützen, um Header-Splitting zu verwenden, um den funktionsreichsten und leistungsstärksten Empfänger zu erreichen und gleichzeitig die aktuelle und ausgereifte GigE Vision-Spezifikation einzuhalten.

Abbildung (oben): Datenpfad in einer optimierten Implementierung von GigEVsion.
Abbildung (unten): Partner von Emergent Vision Technologies.

So würde ein 12x 25G-Kamerasystem mit Ethernet im Vergleich zu CXP12 aussehen. Die Ethernet-Lösung verfügt über 12 25GigE-Kameras, einen Switch für die PTP-Synchronisation und das Multiplexen der 12 Kameras auf zwei 100G-Verbindungen und schließlich die 100G-Dual-NIC mit einem Steckplatz zum Platzieren der Bildrahmen im Systemspeicher oder auf GPUs. Die äquivalente CXP-Lösung verfügt natürlich über die Kameras, verwendet jedoch 3x CXP12 Quad-Framegrabber, um die gleiche Aufgabe zu erfüllen.

Abbildung: Switch-basiertes GigE Vision-System vs. Framegrabber-basiertes CoaXPress-System.

So würde ein 2x 100G-Kamerasystem mit Ethernet vs. CXP12 aussehen. Die Ethernet-Kameras werden direkt an die 100G-Dual-NIC für eine Single-Slot-Lösung angeschlossen. Die CXP12-Kameras benötigen viele mehrere CXP-Kabel, um sie an die erforderlichen 4x CXP12 Quad-Framegrabber anzuschließen, um dieselbe Aufgabe zu erfüllen. Wir werden noch einmal darauf hinweisen, dass dies theoretisch ist, da es bisher keine Kameras wie diese gibt. Das gemeinsame Thema hier ist, dass die Einführung von CXP für höhere Geschwindigkeiten sehr langsam ist.

Abbildung: 1 x Ethernet-Karte vs. 4 x Framegrabber.

Dieser Abschnitt veranschaulicht, wie die vorgeschlagenen oder ratifizierten Änderungen die Schnittstellenstandards konvergieren. USB bleibt größtenteils gleich, ist aber eine Punkt-zu-Punkt-Technologie. CXP hat die physikalische Ethernet-Schicht übernommen, die in Richtung GigEVision konvergiert. GigEVision+RDMA und GigEVision+TCP (sofern ratifiziert) konvergieren zu CXP und USB als Punkt-zu-Punkt-Technologie. (vielleicht 2 Jahre aus). GigEVision+GVSP behält seine Integrität und seinen Funktionsumfang bei und konvergiert nicht mit den anderen Protokollen.

Abbildung: Nur GigEVision + GVSP sticht als echtes Streaming-Protokoll heraus.

Nehmen wir also an, wir haben unsere Daten jetzt sicher im Systemspeicher, auf welche Weise auch immer. Nun, was machen wir damit? Für einige Anwendungen sind die CPU und der Systemspeicher ausreichende Ressourcen. Bei anderen Leistungsanwendungen mit mehreren 100-GigE-, 25-GigE- oder sogar 10-GigE-Kameras erfordert die Echtzeitverarbeitung die Auslagerung der Aufgabe auf besser geeignete Verarbeitungsknoten. CPUs und deren Systemspeicher sind oft überfordert. Technologien, die hier helfen sollen, sind …

• GPU-Karten – Die gesamte Verarbeitung erfolgt auf der Karte
• FPGA-Karten – Die gesamte Verarbeitung erfolgt auf der Karte
• GPU Direct – Umgeht den Systemspeicher an die GPU
• Peer-to-Peer-Transfers – Daten von Knoten zu Knoten verschieben
• AI Engines – Funktionen von GPUs und FPGA-Karten
• NIC-Markt konvergiert mit HPC
• Speicher- und Switch-Lösungen

Abbildung: Standard-NICs können keine Pixeldaten verarbeiten und leiten die Pixeldaten einfach an das System weiter.

• 0 CPU- und 0 Systemspeicherbandbreite
• Das NVidia-Produkt erfordert Rivermax für Windows
• NVidia erfordert Partnerschaft – wählen Sie nur wenige aus
• Linux ist offen für GPU direkt auf Standard-GPUs
• 80 % MV-Anwendung unter Windows
• Einige Apps beinhalten AOI, Drohne, VR, Sport
• Senkt die PC-Anforderungen
• Peer-to-Peer-Unterstützung
• Jetzt verfügbar!

GPU Direct ist eine fantastische Technologie und wird von vielen unserer Kunden verwendet in AOI-, Drohnen-, VR- und Sportanwendungen, um nur einige zu nennen. In diesem Fall bleiben CPU und Systemspeicher unangetastet während die Daten direkt von der NIC auf die GPU übertragen werden. In einer bereitgestellten Echtzeitanwendung übertragen 24x Emergent 25G-Kameras Bilder direkt zur GPU, wo die H.264-Komprimierung durchgeführt wird bevor die komprimierten Bilder an das endgültige Ziel weitergeleitet werden. Dies ist eine Implementierung mit 2 100G-Dual-NICs, 2 GPUs und NUR einem einzelnen Server. In diesem Fall werden CPU und Systemspeicher kaum berührt und es gibt absolut 0 Datenverlust. Emergent unterstützt diese Technologien seit über 2 Jahren.

Abbildung: GPU Direct leitet Pixeldaten direkt an die GPU weiter, wobei CPU und Systemspeicher umgangen werden.

• 0 CPU- und 0 Systemspeicherbandbreite
• CPU überhaupt nicht beteiligt
• OTS-FPGA-Karten mit nativer, von Emergent bereitgestellter GVSP-Kernunterstützung oder mit OTS-GVSP-Kernen von Xilinx usw.
• MV-Algorithmen in Hülle und Fülle
• Windows- und Linux-Unterstützung
• Senkt die PC-Anforderungen
• Peer-to-Peer-Unterstützung
• Jetzt verfügbar!

Eines der schönen Dinge an Ethernet ist der riesige branchenübergreifende Ressourcenpool, aus dem wir schöpfen können. Xilinx ist ein solcher Anbieter, mit dem wir eng zusammenarbeiten, um fortschrittliche Verarbeitungsressourcen bereitzustellen. Zur Integration mit Emergent-Kameras könnte ein Kunde seinen aktuellen GigEVision-Core nehmen und diesen auf eine von vielen Karten wie Xilinx Alveo portieren, die bereits dieselbe Schnittstelle wie unsere Kameras haben. Für diejenigen, die neu bei GigEVision-Treibern sind, können wir portierte Firmware und Treiber für Karten wie diese bereitstellen, damit Sie schnell einsatzbereit sind und sich auf die Besonderheiten Ihrer Anwendung konzentrieren können. Mit einer schnellen Suche werden Sie sich der Fülle an FPGA-Code-Ressourcen bewusst, die Ihnen zur Verfügung stehen. Diese Technologien sind auch nicht auf einen einzelnen Videostream beschränkt, sondern können mehrere Streams verarbeiten, die nur durch die Geräteressourcen begrenzt sind.

Abbildung: Neue Kameras lassen sich nahtlos in Xilinx Alveo integrieren.

• GVSP-Unterstützung
• Windows- und Linux-Unterstützung
• Senkt die PC-Anforderungen
• GPU Direct-Unterstützung
• Peer-to-Peer-Unterstützung
• Auslöser für vorderen Anschluss
• Vollständige Kontrolle der Lieferkette
• Intelligentes Bildrouting
• Erste in einer Reihe von intelligenten NICs für MV
• Jetzt verfügbar!

Emergent beginnt seinen Vorstoß in die PCIe-Karte Speicherplatz, der unseren Kunden bestimmte Vorteile bietet, wie z. B. intelligente Bildumordnung, Weiterleitung,
und erweiterte Puffer. Darüber hinaus haben wir Kunden, die Switches in ihren Setups mit weit voneinander entfernten Kameras und für Glasfaser geeigneten Abständen vermeiden möchten. Dennoch wollen sie immer noch eine enge Synchronisation. Unser Frontport-Trigger mit Aktionsbefehl zur Bildauslösung erfüllt dieses Bedürfnis. Die Entwicklung unserer eigenen Karten ermöglicht es uns auch, die gesamte Lieferkette für unsere typischen Kundenanwendungen zu verwalten und eine strenge Qualitätskontrolle aufrechtzuerhalten. Emergent wird auch versuchen, fortschrittliche Verarbeitungskarten zu entwickeln, um die Anforderungen unserer Kunden zu erfüllen, sowie anwendungsspezifische Module, um die Markteinführungszeit zu verkürzen. Diese Technologien sind auch nicht auf einen einzelnen Videostream beschränkt, sondern können mehrere Streams verarbeiten, die nur durch die Geräteressourcen begrenzt sind.

Abbildung: Emergents eigene PCIe-Karten ermöglichen die Verwaltung der gesamten Lieferkette für die Datenbereitstellung.

• Leistungsstärkste Einzel-PC-Lösung
• Lösung mit der höchsten Dichte
• IT-Abteilung verständliche Technologien
• Windows- und Linux-Unterstützung
• Kostengünstigste Konfiguration mit mehreren Kameras
• Schlüsselfertige eCapture-Softwareunterstützung
• Anpassen mit GPU- oder FPGA-Verarbeitungsknoten
• Leicht skalierbar auf mehrere Server und Verarbeitungsknoten
• 0 Datenverlust
• H.26x-Komprimierungsoptionen
• Jetzt verfügbar!

Wir haben dieses Setup im vergangenen Monat bei einigen Online-Präsentationen sowie auf Messen wie der NAB Vegas und auch auf der Vision Show in Stuttgart vorgestellt. Das System ist bei weitem die leistungsstärkste und dichteste Lösung auf dem Markt. Das System hat 0 Datenverluste, nimmt 210 Gbps Bilddaten auf und speichert sie auf 8 x U.2 NVMe-Laufwerken. Der Server ist eine einzelne AMD- und Asus-Serverkonfiguration der Mittelklasse, auf der unsere eCapture Pro-Leistungssoftware ausgeführt wird. Einige Kunden möchten dieses Setup übernehmen und GPUs in den verfügbaren Steckplätzen hinzufügen, um eine Echtzeitverarbeitung durchzuführen.

Wir haben Kunden, die Systeme mit unserem auf bis zu 250+ Kameras in einem einzigen System skaliert haben 25GigE Kameras – dies ist ein Beispiel für die einfache Skalierbarkeit.

Wie bereits erwähnt, haben wir Kunden, die Schalter in ihren Setups vermeiden möchten. Switches können über unser Partnernetzwerk ab etwa 7,000 US-Dollar für eine 48-Port/25G+8-Port/100G-Konfiguration teurer sein, tragen jedoch dazu bei, die Gesamtsystemkosten erheblich zu senken. Kleinere Konfigurationen wie 18port/25G+4port/100G sind ebenfalls verfügbar. Der Switch-Markt wird auch wettbewerbsintensiver, da immer mehr Unternehmen mit 25G/100G- und PTP-Unterstützung auf den Markt kommen. Bei der Bereitstellung und Konfiguration von Switches können Sie sich auf Emergent verlassen.

Abbildung (oben): Partner von Emergent Vision Technologies.
Abbildung (unten): Anatomie eines 36 x 10GigE-Kamerasystems.

Video: Demo eines 36 x 10GigE-Kamerasystems.

eCapture Pro baut auf dem eSDK von Emergent auf und ist der Klebstoff, der es uns ermöglicht, die höchste Leistung auf dem Markt zu erzielen. Technologien für Verarbeitungsknoten werden hinzugefügt und für bereitstellbare Systeme mit benutzerdefinierter Leistung unterstützt.

Jetzt verfügbar!

Abbildung: eCapture Pro und eSDK, die voll ausgestattete Anwendungssoftware von Emergent.

• GenTL-Unterstützung für PerformanceCognex AIK-Unterstützung
• MVTec Halcon-Unterstützung
• NI-Labview-Unterstützung
• …und mehr
• Jetzt verfügbar!

Abbildung: Machine-Vision-Software des dritten Teils.

• Voll ausgestattet
• 0.5 MP bis 150 MP
• Höchstmögliche Bildraten
• dh. 2 MP bei 3462 fps, 10 MP bei 1000 fps
• Farbe, Mono, UV, polarisiert, NIR, SWIR
• 10GigE, 25GigE, 100GigE
• Jetzt verfügbar!

Abbildung: Hochgeschwindigkeits-Area-Scan-Kameramodelle von Emergent.

• Voll ausgestattet
• 4K bis 16K
• Höchstmögliche Leitungsraten
• dh. 4K bei 172KHz, 16K bei 400KHz
• Encoder-Unterstützung
• TDI, Mono, Farbe
• 10GigE, 25GigE, 100GigE
• Jetzt verfügbar oder in Kürze erhältlich!

Abbildung: Hochgeschwindigkeits-Line-Scan-Kameramodelle von Emergent.

911/112 ANRUF ☎: 5 x 5GigE-Kameras auf einem einzigen PC – „2 Jahre lang versucht, das Problem zu beheben, aber es nie geschafft.“

911/112 ANRUF ☎: 8 x 10GigE-Kameras auf einem einzigen PC – „Nie mehr als 2 pro PC getestet“

Wir möchten einige Beispiele nennen, wo Kunden hergekommen sind uns über eine schlechte Erfahrung mit dem Hochgeschwindigkeitsgerät eines anderen Anbieters zu berichten Kameraprodukte.

In einem solchen aktuellen Beispiel haben wir 5 x 5GigE-Kameras auf einem einzigen PC. Über einen Zeitraum von 2 Jahren unternahm der Anbieter viele Versuche, das Problem zu lösen Rahmenprobleme, konnte es aber nie. In einem anderen Beispiel versuchte der Kunde, 8 x 10G-Kameras zu betreiben auf einem einzigen PC. Die Kommentare des Verkäufers waren, dass sie nie mehr getestet hatten als 2 Kameras pro PC. Beide Kunden verwenden jetzt gerne Emergent-Produkte.

Hier gibt es zwei sehr beunruhigende Probleme:

1. Einer ist die schlechte Leistung, die einige Anbieter für ihre Hochgeschwindigkeitskameraprodukte anbieten.
2. Das andere ist, dass ein Anbieter tatsächlich ein Vielfaches von 8 Kameras verkaufen würde, ohne darüber zu diskutieren, welche Ziele der Kunde verfolgt, um sicherzustellen, dass das Produkt seinen Anforderungen entspricht.

Welche Vorteile bieten Ethernet-Switches in Kameraanwendungen und sind sie nicht unerschwinglich?

Erstens sind Switches, die wir regelmäßig testen und Kunden empfehlen, 48x25G+8x100G und 18x25G+4x100G Portanzahl und diese kosten über unser Partnernetzwerk weniger als 10,000 US-Dollar.

Die Verwendung von Schaltern bietet große Vorteile für Anwendungen, die Redundanz, verteilte Verarbeitung und Kamera-Multiplexing erfordern und PTP-Synchronisation und kann somit erhebliche Systemkosteneinsparungen bieten, insbesondere bei der Zählung mehrerer Kameras Systeme, da wir viele Kameras auf einzelne Server multiplexen können, die allzu oft begrenzt sind in PCIe-Steckplätzen – CXP kann Kameras nicht multiplexen, sodass PCIe-Steckplätze schnell mit Framegrabbern belegt sind was dazu führt, dass jetzt mehrere zusätzliche Server untergebracht werden müssen.

Was sind die leistungsstärksten Beispiele für Verarbeitungstechnologie, die in Anwendungen mit Ihren Kameras zu sehen sind?

NVidia-GPUs skalieren in der Leistung schneller, als wir verfolgen können. Eine solche Kundenanwendung bietet Echtzeit-H.264-Komprimierung auf 24 25GigE-Kameras Verwendung von 2 100G Dual-NICs und 2 GPUs in einem einzigen Server. Dedizierte Codec-Chips auf GPUs große Mengen an Berechnungen bewältigen. Wir verwenden hier GPU Direct, um die CPU zu eliminieren und Systemspeicherauslastung.

AMD/Xilinx haben ihre Alveo FPGA-Karten, mit denen wir für einige Schlüsselkunden arbeiten und diese Karten werden verwendet, um riesige Mengen von Bildern mit unserer höchsten Geschwindigkeit zu verarbeiten Kameras in Echtzeit.

Was verschafft Emergent den Vorteil gegenüber seinen Mitbewerbern bei Hochgeschwindigkeitskameraanwendungen?

Sicher, dass wir mit ausgereiften Performance-Produkten ganz weit vorne liegen Die Abdeckung von Geschwindigkeiten von 10G bis 100G ist ein enormer Vorteil.

Unser Engagement für Hochgeschwindigkeits-Imaging mit Ethernet-Technologien 10GigE und höher und allem, was damit zusammenhängt mit dem kompletten System hält Emergent unglaublich konzentriert und ein wertvolles Gut für unsere Kunden.

Aber jenseits der Technik, wenn Kunden auf Probleme stoßen, und unabhängig von dem Problem, wir haben unabhängig davon eine hervorragende Erfolgsbilanz für extrem schnelle Problemlösungen der Komplexität.

Können CXP-Framegrabber für die Kamerabildverarbeitung verwendet werden? Und die gleiche Frage für GigE-Karten?

Derzeit ist dies nicht der Fall. CXP-Framegrabber werden hauptsächlich zur Bilderfassung verwendet. CPUs werden am häufigsten für die Bildverarbeitung und selten für GPU-Offloading verwendet. GPU Direct unter Windows ist nicht verfügbar. FPGA-Karten werden sehr selten verwendet.

Im Gegensatz dazu werden die von uns unterstützten Ethernet-NICs sehr häufig mit GPUs verwendet und GPU Direct und Windows und Linux. Und FPGA-Karten haben bereits eine Ethernet-Schnittstelle wie unsere Kameras und werden es noch verwendet, da wir für die höchste Verarbeitungsleistung sprechen.

Hier ist eine Zusammenfassung dessen, worum es bei Emergent geht…

• 10+ Auszeichnungen für Innovation und Pionierarbeit in der Hochgeschwindigkeits-GigEVision-Imaging-Bewegung
• 10+ Jahre Versand 10GigE Kameras mit mehr als 140 Modellen
• 5+ Jahre Versand 25GigE Kameras mit mehr als 55 Modellen
• 2+ Jahre Versand 100GigE Kameras mit mehr als 16 Modellen
• Leistungsführer in der Kameratechnologie
• Fokussiert auf Highspeed-Ethernet/GigEVision
• Konzentriert sich darauf, die Verarbeitung von Hochgeschwindigkeits-Bilddaten zu ermöglichen
• Bereichsscan und Zeilenscan für
• UV-, NIR-, polarisierte, Farb-, Mono-Modelle für multispektrale Anwendungen
• Emergentes eSDK für volle Anwendungsflexibilität
• Emergent eCapture Pro und 3rd Party Support für hochgradig umfassende Softwarelösungen
• Umfassendste Produktpalette und Unterstützung für Hochgeschwindigkeits-Imaging-Anwendungen
• Jede Geschwindigkeit, jede Auflösung, jede Kabellänge
• Jetzt verfügbar!

Wir sind ein mehrfach preisgekröntes Unternehmen mit Schwerpunkt auf Hochgeschwindigkeits-GigEVision-Produkten.

Wir haben viele Jahre Produktversand in verschiedenen Geschwindigkeiten von 10GigE bis zu 100GigE.

Wir konzentrieren uns stark auf die Bereitstellung von End-to-End-Technologien und Support für die Anwendungen unserer Kunden.

Wir können die meisten Anwendungsanforderungen erfüllen.

Schließlich sind die vorgestellten Produkte jetzt verfügbar.

Hier ist eine kurze Momentaufnahme der Einführung von GigEVision-Produkten mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten 10GigE bis zu 100GigE. Emergent hat gezeigt, wie Spitzenleistungen erzielt werden können, und viele Märkte einschließlich der Bildverarbeitung für den Einsatz solcher Technologien geöffnet. Einige Unternehmen nutzen gerade jetzt unsere Bemühungen zur Veröffentlichung von 25G- und schnelleren Produkten, aber es ist noch ein weiter Weg, um ratifizierte und leistungsstarke Produkte herauszubringen.

Abbildung: Emergent Vision Technologies ist der erste Anbieter von Kameras, die auf 10GigE-, 25GigE-, 50GigE- und 100GigE-Schnittstellen basieren.