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Integration in Drittanbietersoftware

Machine-Vision-Sensoren erzeugen bei jeder Messung große Datenmengen, beispielsweise Bilddaten, Höhenprofile, Intensitätswerte oder 3D-Punktwolken. Die einfache Integration von Machine-Vision-Sensoren in Bildverarbeitungssoftware wird durch Standardschnittstellen wie GenICam und leistungsstarke Software Development Kits ermöglicht.

Was sind Schnittstellen?

Eine Schnittstelle ist die klar definierte Verbindung zwischen zwei Systemen. Sie legt fest, wie Daten übertragen werden, in welchem Format sie vorliegen und über welchen Kommunikationsweg sie ausgetauscht werden. Nur wenn beide Seiten diese Regeln einhalten, ist ein reibungsloser Datenaustausch möglich.

Ein reibungsloser Datenaustausch wird über die passende Schnittstelle sichergestellt.

Aufnahme (Machine-Vision-Sensor)

Datenübertragung

Parameterzugriff

Auswertung (Machine Vision Software)

Übertragung (Schnittstelle)

Aufnahme

Erfassung großer Datenmengen pro Messung
Generierung von 2D-Höhenprofilen bzw. 3D-Punktwolken und Intensitätswerten

Übertragung

Schnelle und möglichst verzögerungsfreie Datenübertragung
Bereitstellung der Daten in standardisierten Formaten
Sichere und stabile Kommunikation zwischen Sensor und System

Auswertung

Direkte Weiterverarbeitung der Daten durch die Bildverarbeitungssoftware
Analyse und Interpretation der erfassten Messdaten
Ausgabe klarer und verwertbarer Ergebnisse für die Anwendung

Warum sind Schnittstellen so wichtig?

Die Wahl der richtigen Schnittstelle ist entscheidend dafür, wie schnell ein Sensor in Betrieb genommen werden kann, wie effizient Daten übertragen werden und wie zukunftssicher eine Anlage ist. Je nach Kamera oder Sensor unterscheiden sich Art und Umfang der erzeugten Daten.

2D-Kamera

Eine 2D-Kamera erfasst die Oberfläche eines Objekts als hochauflösendes Bild. Diese Bilddaten werden anschließend für Anwesenheits- und Positionsprüfungen, Identifikationsaufgaben oder Qualitätskontrollen ausgewertet.

2D-/3D-Profilsensor

Ein 2D-/3D-Profilsensor projiziert Laserlicht auf die Oberfläche eines Objekts. Das reflektierte Licht wird von einer Kamera erfasst und ausgewertet, sodass präzise 2D-Profile oder detaillierte 3D-Höhenbilder bzw. Punktwolken für Mess- und Prüfaufgaben entstehen.

3D-Sensor

Ein 3D-Sensor projiziert ein definiertes Streifenmuster auf die Oberfläche eines Objekts. Eine Kamera erfasst die Verformung dieses Musters und wertet sie aus. So entstehen hochauflösende 3D-Punktwolken für präzise Mess- und Prüfaufgaben.

Vorteile einer leistungsfähigen Schnittstelle

Getrennter Daten- und Steuerkanal

Hohe Übertragungsgeschwindigkeiten

Stabile und zuverlässige Kommunikation

Kompatible Datenformate

Einfache Integration in bestehende Systeme

Wer profitiert von leistungsfähigen Schnittstellen?

Maschinenbauer und Integratoren

Weniger Entwicklungsaufwand
Schnellere Inbetriebnahme
Sensoren verschiedener Hersteller können in derselben Softwareumgebung betrieben werden

Endanwender

Herstellerunabhängigkeit
Einfacher Austausch bei Defekten oder System-Upgrades
Volle Kompatibilität mit bestehenden Systemen

Bilddaten direkt in uniVision auswerten

Schnittstellen ermöglichen die Integration von Sensoren in Software von Drittanbietern oder in eigene Anwendungen sowie die zuverlässige Übertragung der erfassten Bild- und Profildaten an eine Software zur direkten Weiterverarbeitung.

Mit der Bildverarbeitungssoftware uniVision bietet wenglor eine Lösung, um Machine Vision Cameras und Sensoren einfach zu parametrieren, Mess- und Bilddaten zu visualisieren und zu analysieren sowie für Inspektions-, Mess- und Automatisierungsaufgaben zu nutzen.

Ebenen von Schnittstellen

Eine Schnittstelle besteht immer aus zwei Ebenen: der physikalischen Ebene und der logischen Ebene. Zwei Geräte können beispielsweise denselben Stecker besitzen und sich nicht verstehen, wenn sie unterschiedliche Protokolle verwenden.

Physikalische Ebene – die Hardware-Verbindung

Die physikalische Ebene stellt die Hardware-Verbindung bereit und beschreibt, wie Daten zwischen Sensor und System übertragen werden. Dazu gehören das Übertragungsmedium und Steckverbinder.

Logische Ebene – das Protokoll

Die logische Ebene bestimmt, wie die Geräte miteinander kommunizieren, während das Protokoll definiert, wie Daten aufgebaut, übertragen und interpretiert werden.

Standardschnittstellen und proprietäre Schnittstellen im Vergleich

Standardschnittstellen

Offene Schnittstellen werden von unabhängigen Organisationen standardisiert und kontinuierlich weiterentwickelt.

Komponenten verschiedener Anbieter können in derselben Softwareumgebung eingesetzt werden.

Offene Standards erleichtern die Einbindung in bestehende Systeme und ermöglichen einen unkomplizierten Hardwareaustausch.

Die Nutzung ist nicht an einen bestimmten Hersteller gebunden.

Proprietäre Schnittstellen

Die Schnittstelle ist speziell auf die Produkte und die Systemarchitektur eines Herstellers abgestimmt.

Durch die enge Verzahnung können gerätespezifische Funktionen besonders effizient genutzt werden.

Hardware, Software und Support stammen aus einer Hand und sind optimal aufeinander abgestimmt.

Proprietäre Schnittstellen bieten häufig Vorteile, wenn maximale Performance oder besondere Geräteanforderungen im Vordergrund stehen.

Um maximale Flexibilität in unterschiedlichsten Anwendungsumgebungen zu gewährleisten, bietet wenglor sowohl standardisierte als auch proprietäre Schnittstellen an. Je nach Anforderung können Anwendende zwischen offener Integration und leistungsoptimierter Systemlösung wählen.

Typische Standardschnittstellen im Überblick

GenICam – die Standardschnittstelle für wenglor Machine-Vision-Produkte

Generic Interface for Cameras (GenICam) ist ein offener Standard der European Machine Vision Association (EMVA), der die Kommunikation zwischen Sensoren und Bildverarbeitungssoftware vereinheitlicht. Dadurch können GenICam-kompatible Geräte unterschiedlicher Hersteller über dieselbe Software integriert und gesteuert werden.

Funktionsweise von GenICam

Jeder GenICam-kompatible Sensor stellt eine standardisierte XML-Beschreibung bereit. Darin sind alle verfügbaren Funktionen und Parameter definiert, beispielsweise Belichtungszeit, Trigger oder Bildauflösung.

Beim Verbinden liest eine GenICam-fähige Software diese Informationen automatisch aus. Dadurch erkennt sie, welche Funktionen der Sensor unterstützt und wie diese angesprochen werden. Anschließend können Sensor und Software unabhängig vom Hersteller miteinander kommunizieren.

Die GenICam-Architektur im Überblick

Producer

Der Producer wird vom Gerätehersteller bereitgestellt und fungiert als Treiber zwischen Sensor und Anwendungssoftware. Er übernimmt die Anbindung der Hardware, stellt die Bilddaten sowie GenICam-konforme Schnittstellen zur Verfügung.

Consumer

Der Consumer ist die Anwendungssoftware, die über diese Schnittstelle auf den Producer zugreift. Sie liest die standardisierte Gerätebeschreibung aus und steuert den Sensor, ohne herstellerspezifische Details kennen zu müssen.

Das Zusammenspiel von Producer und Consumer sorgt für eine klare Trennung zwischen Hardware und Software und ermöglicht die einfache Integration von GenICam-kompatiblen Sensoren unterschiedlicher Hersteller.

Die drei Teilestandards

GenApi – Gerätebeschreibung

Beschreibt alle verfügbaren Gerätefunktionen und Parameter in einer standardisierten XML-Datei.

GenTL – Datenübertragung

Definiert die Schnittstelle für den Datenaustausch zwischen Producer (Sensor/Treiber) und Consumer (Software).

SFNC – Einheitliche Benennung

SFNC (Standard Features Naming Convention) sorgt dafür, dass identische Funktionen bei allen Herstellern dieselben Namen haben.

Vorteile der GenICam-Schnittstelle

Herstellerunabhängig

Software, die einmal für einen GenICam-kompatiblen Sensor entwickelt wurde, lässt sich auch mit anderen GenICam-Sensoren verschiedener Hersteller nutzen.

Schnelle Integration

Standardisierte Schnittstellen verkürzen Entwicklungs- und Inbetriebnahmezeiten.

Wiederverwendbare Software

Bereits entwickelte Anwendungen können bei Hardwarewechseln häufig weiter genutzt werden.

Investitionssicherheit

Hardware kann erweitert oder ausgetauscht werden, ohne die Software grundlegend anzupassen.

Validierung nach EMVA-Standards

Die Einhaltung der GenICam-Spezifikation ist die Grundlage für eine zuverlässige Kommunikation zwischen Sensor und Software. Mithilfe der von der EMVA bereitgestellten Validierungswerkzeuge kann überprüft werden, ob eine Implementierung den Anforderungen des Standards entspricht.

Was ist die EMVA?

Die European Machine Vision Association (EMVA) ist der führende europäische Industrieverband für Bildverarbeitung und Machine Vision. Sie entwickelt und pflegt internationale Industriestandards wie GenICam, GigE Vision und USB3 Vision und trägt so zur herstellerübergreifenden Kompatibilität in der Machine Vision bei.

Als Mitglied der GenICam Working Group beteiligt sich wenglor aktiv an der Weiterentwicklung des Standards und stellt sicher, dass Machine-Vision-Produkte den aktuellen Spezifikationen entsprechen. Die Implementierung wird durch umfangreiche interne Tests abgesichert und zusätzlich durch unabhängige Drittanbieter sowie Hersteller von Bildverarbeitungssoftware validiert. So stellt wenglor sicher, dass die Schnittstelle nicht nur den Spezifikationen entspricht, sondern auch in realen Anwendungen zuverlässig funktioniert.

Welche Vorteile ergeben sich daraus für Anwendende?

Hohe Integrationssicherheit
Einfache Einbindung in bestehende Bildverarbeitungssysteme
Langfristig stabile und zukunftssichere Lösung
Orientierung an aktuellen Markt- und internationalen Standardisierungsanforderungen

Software Development Kit

Ein Software Development Kit (SDK) ist ein Softwarepaket, das alle notwendigen Komponenten für die Kommunikation und nahtlose Integration eines Sensors in eigene Anwendungen enthält. Dazu zählen unter anderem Programmbibliotheken, Programmierschnittstellen, Dokumentationen sowie Codebeispiele und Demo-Anwendungen.Zudem enthält es alle erforderlichen Werkzeuge für eine effiziente Anbindung und Nutzung des Sensors. Dadurch werden maximale Leistungsfähigkeit und eine enge Systemintegration ermöglicht.

Herstellerspezifisches SDK

Ein herstellerspezifisches SDK ermöglicht den Zugriff auf die proprietäre Programmierschnittstelle (API) des Sensors. Über die API können Sensoren angebunden, gesteuert und ausgelesen werden.

Die im SDK enthaltene Software übernimmt dabei zentrale Aufgaben im Hintergrund:

Aufbau und Verwaltung der Verbindung zum Sensor
Übertragung der Messdaten
Aufbereitung und Bereitstellung der Daten für die Anwendung

Dadurch können Entwickler direkt auf relevante Informationen wie Profildaten, Intensitätswerte oder vollständige 2,5D-Tiefenbilder zugreifen, ohne die Datenkommunikation implementieren zu müssen.

Was ist im SDK enthalten?

Programmbibliothek

Die Programmbibliothek bildet die zentrale Komponente des SDKs. Sie enthält alle Funktionen für die Kommunikation mit dem Sensor und kann direkt in eigene Programme eingebunden werden. Je nach Betriebssystem liegt sie unter Windows als DLL (Dynamic Link Library) oder unter Linux als Shared Objekt vor.

Header-Dateien und API-Beschreibung

Header-Dateien und die API-Beschreibungen definieren alle verfügbaren Funktionen sowie deren Verwendung. Sie erleichtern zudem die Integration in Programmiersprachen wie C oder C++.

Codebeispiele und Demo-Anwendungen

Vorgefertigte Beispielprojekte zeigen typische Anwendungsfälle in der Praxis wie das Herstellen einer Verbindung oder das Auslesen von Messdaten. Sie dienen als Vorlage und ermöglichen einen schnellen Einstieg ohne umfangreiche Einarbeitung.

Dokumentation

Die Dokumentation beschreibt sämtliche Funktionen, Parameter und Abläufe des SDK. Sie unterstützt Entwickler bei der Implementierung und späteren Erweiterung.

Unterstützte Betriebssysteme

Das SDK ist für Windows und Linux (x86) verfügbar und kann flexibel auf gängigen Industrie- und Entwicklungsplattformen eingesetzt werden.

Vorteile des SDKs

Schnelle Integration

Mithilfe von vorgefertigten Funktionen und Beispielcode kann eine Anwendung in kurzer Zeit aufgebaut werden.

Hohe Flexibilität

Mit dem SDK lassen sich vielfältige Aufgaben ausführen – vom Auslesen einzelner Messwerte bis hin zu komplexen Echtzeit-Anwendungen.

Zuverlässige Kommunikation

Die netzwerkbasierte Anbindung über etablierte Standards gewährleistet eine stabile und robuste Datenübertragung.

Unterstützung bei der Integration

Unser Support steht Ihnen bei Fragen oder Herausforderungen zur Verfügung und unterstützt Sie schnell und kompetent bei Integration und Umsetzung.

FAQ

Was unterscheidet Standardschnittstellen von proprietären Schnittstellen?

Standardschnittstellen wie GenICam basieren auf offenen, herstellerunabhängigen Standards. Dadurch können kompatible Geräte unabhängig vom Hersteller in entsprechende Softwareumgebungen integriert werden. Proprietäre Schnittstellen hingegen basieren auf herstellerspezifischen SDKs und ermöglichen eine auf die jeweiligen Geräte abgestimmte Integration.

Wie erleichtert GenICam die Integration verschiedener Sensoren?

Der Sensor beschreibt sich selbst über eine standardisierte XML-Datei, die von der Software automatisch ausgelesen wird. Dadurch ist kein gerätespezifischer Code erforderlich und die Integration verschiedener Sensoren erfolgt nach einem einheitlichen Schema.

Welche Komponenten sind in einem SDK enthalten?

Ein Software Development Kit (SDK) enthält die notwendigen Werkzeuge für die Einbindung und Programmierung eines Geräts. Dazu gehören Treiber, Programmierschnittstellen (APIs), Beispielcode, eine Dokumentation und ein Viewer zur Parametrierung.

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