Sestava kamery s mot. objektivem Tamron

Transkript

1 Sestava kamery s mot. objektivem Tamron Uživatelský Manuál 02/2016 ATEsystem s.r.o.

2 Informace o dokumentu Číslo revize Autor Datum revize Popis 0 Gustav Hrudka Vytvoření manuálu 1 Josef Navrátil Úprava dokumentace LabVIEW Driveru Přílohy: Poznámky: Kontakt: ATEsystem s.r.o. Studentská 6202/17, Poruba , Ostrava 8 tel: fax: atesystem@atesystem.cz web: Všechna práva vyhrazena. Žádná část tohoto dokumentu nesmí být publikována, přenášena na jakémkoliv médiu, kopírována ani překládána do cizích jazyků bez předchozího písemného souhlasu firmy ATEsystem s.r.o. ATEsystem s.r.o. nepřejímá žádné záruky za obsah tohoto dokumentu a případné tiskové chyby. V dokumentu jsou použité názvy produktů, firem, které mohou být ochrannými známkami nebo registrovanými ochrannými známkami příslušných vlastníků. ATEsystem s.r.o ATEsystem s.r.o. Strana 2 z 15

3 Obsah 1 Pokyny před manipulací Provozní podmínky Popis produktu a požadavky nezbytné pro jeho provoz Instalace a oživení zařízení Oživení komunikace pro přenos kamerových dat prostřednictvím USB3.0 rozhraní Komunikační rozhraní pro přenos řídicích povelů optické soustavy objektivu Indikace stavu zařízení Při ovládání prostřednictvím sériové linky Při přímém ovládání prostřednictvím digitálních vstupů Sériové komunikační rozhraní instrukční sada pro ovládání objektivu Instrukční sada pro ovládání parametrů (ostření,zoom,clonka,ir filtr) objektivu Kódové značení chyb a jejich příčina Software pro ovládání optických parametrů objektivu Camera Control Instalace aplikace Camera Control Popis základních funkcí aplikace Camera Control Ovladač (instrument driver) pro NI Labview Development System Popis funkcí ovladače pro řízení motorizovaného objektivu Údržba zařízení ATEsystem s.r.o. Strana 3 z 15

4 1 Pokyny před manipulací Podobně jako u ostatních zařízení disponujících elektronickým rozhraním pro vzájemnou komunikaci s PC (příp. i jiným zařízením) je vyžadována při manipulaci zvýšená pozornost. Jde především o dodržení zásad zajišťujících vyloučení (resp. omezení) vlivů elektrostatického pole (nakumulovaný elektrostatický náboj), které mohou poškodit elektronické prvky vstupních obvodů zařízení. Především při připojování zařízení a manipulaci s jeho elektronickým rozhraním se doporučuje užití ESD prostředků a ochranných pomůcek. Zásady pro manipulaci se zařízením a podmínky, které by měly být během ní dodrženy, jsou zahrnuty v normách ČSN EN x a ANSI ESD S Zařízení musí být používáno pouze s originálním příslušenstvím dodávaným s tímto zařízením! 2 Provozní podmínky Vyžadováno Poznámka Napájení Napájení sestavy USB 3.0 Digitální vstupy 8x Napěťový rozsah dig. Vstupů 3.3 až 30 V galvanické oddělení 300 V Vstupní proud 10mA Digitální výstupy 3x Výstupní proud při 24 V 9 ma otevřený kolektor Ochrana proti přepólování Ano Ochrana proti přetížení nebo zkratu Ano Rozsah napájení 3,3 30V Výstup pro trigger spínací kontakt Max. napětí 30 V galvanické oddělení 300 V Max. proud 30 ma Rozhraní UART Max. napájecí napětí 6 V Galvanické oddělení 300 V Log. úrovně 3,3 V a 5 V TTL Ochrana proti přepólování Ano Ochrana proti přepětí Ano Prostředí Teplota 0-50 C ATEsystem s.r.o. Strana 4 z 15

5 3 Popis produktu a požadavky nezbytné pro jeho provoz Zařízení je určeno výhradně k provozu za podmínek stanovených v kapitole 3. Pro přenos kamerových dat je vyhrazeno rozhraní USB 3.0. Na PC, ke kterému bude mot. objektiv připojen, musí být zprovozněn některý z ovladačů podporující daný typ kamer. Upřednostňované jsou následující: - Pylon Camera Software Suite (BASLER) : V instalačním průvodci je nutné povolit/přidat rozhraní pro USB kamery. - NI Vision Acquisition Software (National Instruments): Ovladače je možné stáhnout prostřednictvím uvedených odkazů a jejich instalace se doporučuje před vlastním připojením zařízení! První z ovladačů poskytuje softwarovou podporu pouze pro Pylon, je-li třeba systémové integrace zařízení v prostředí NI LabVIEW, je nutné použít ovladače poskytované fy. National Instruments (NI Vision Acquisition Software). Mnohé z těchto produktů vyžadují splnění licenčních podmínek poskytovatele. Vedle alespoň jednoho USB3.0 portu by měl hardware počítače disponovat dalším USB portem (postačuje USB2.0) nezbytným pro řízení elektroniky motorizovaného objektivu (ostření, zoom atd.). Alternativou zde může být UART rozhraní (pro embedded systémy) vyžaduje HW komponenty přidané výrobcem na objednávku. Postupem připojování sestavy motorizovaného objektivu k PC se zabývá následující kapitola. 4 Instalace a oživení zařízení Po instalaci softwarové podpory ovladače (viz kapitola 4) je možné přistoupit k připojování jednotky motorizovaného objektivu k počítači prostřednictvím jednotlivých komunikačních rozhraní. Ty lze podle účelu rozdělit na komunikaci pro přenos kamerových dat (USB3.0) a vlastní řízení jednotky (postačuje USB2). Uspořádání konektorů na zadní straně jednotky mot. objektivu ukazuje obr Komunikační konektor pro připojení USB2.0 (čtyřpinový Hitorse MQ172) 2. Indikační LED 3. Resetovací tlačítko 4. Konektor digitálních I/O (Samtec SHF 26 pinů) 5. Rezervováno pro budoucí použití (třípinový Hirose MQ172) 6. LED signalizující externí napájení 7. USB3.0 provedení micro B Obr. 1: Uspořádání konektorových rozhraní na zadním panelu mot. objektivu ATEsystem s.r.o. Strana 5 z 15

6 Detailním popisem připojování jednotlivých rozhraní se zabývají následující podkapitoly. Pořadí připojování základních komunikačních rozhraní by mělo odpovídat sledu, v jakém je uvedeno níže (aby bylo zajištěno v první řadě napájení sestavy apod.). Po instalaci ovladačů (viz kapitola 4) je možné propojit jednotku motorizovaného objektivu s PC prostřednictvím USB kabelu s produktovým označením PMOSKD1100 tak, jak je popsáno v následující podkapitole. 4.1 Oživení komunikace pro přenos kamerových dat prostřednictvím USB3.0 rozhraní K USB3.0 konektoru zařízení (vyznačen číslem 7 na obr. 1) smí být připojen jen k tomu určený kabel s produktovým označením PMOSKD1100! Jeho připojení by mělo být provedeno zvlášť opatrně za dodržení zásad popsaných v kapitole 1. Bezprostředně po připojení konektoru je nutné jej zafixovat prostřednictvím šroubových úchytů k zadnímu panelu zařízení, aby se zabránilo zvýšenému namáhání spojovacích součástí a těla konektoru při manipulaci s propojovacím kabelem. Následně je možné kabel připojit k PC, se kterým bude jednotka mot. objektivu používána. Na straně PC je třeba kabel připojit k USB 3.0 rozhraní. Bývá označeno symbolem USB rozbočovače a označením SuperSpeed (někdy zkráceně SS+symbol USB), případně barevným odlišením vnitřní části USB konektoru apod. Bezprostředně po připojení k počítači by mělo být slyšet jemné cvaknutí uvnitř jednotky mot. objektivu (parkování do výchozí pozice) a měla by se rozblikat a následně rozsvítit zelená LED označená číslem 6 na obr.1. Na straně počítače by se v systémové liště (systray) měla objevit ikona symbolizující nalezení USB zařízení a následnou instalaci softwarové podpory (ovladače). Proběhne-li instalace ovladačů korektně, je možné ověřit dostupnost kamery prostřednictvím k tomu určených aplikací dodávaných spolu s instalačním balíčkem ovladače (viz kapitola 4). V případě instalace podpory pro Pylon (BASLER) lze ověřit přítomnost kamery aplikací pylon USB Configurator (viz obr. 2), která poskytuje veškeré nezbytné informace o verzi použitého ovladače a parametrech kamery. Aplikace pylon Viewer potom poskytuje navíc všechny funkce nezbytné pro jednorázové i kontinuální zpracování kamerových snímků včetně jejich ukládání (viz obr. 3) Obr. 2: Informace o připojené kameře vyčtené aplikací pylon USB Configurator ATEsystem s.r.o. Strana 6 z 15

7 Obr. 3: Prostředí aplikace pylon Viewer Spolu s vývojovým a integračním prostředím LabView (National Instruments) lze ověřit korektní instalaci ovladačů prostřednictvím nástroje Measurement & Automation Explorer, který se instaluje spolu s balíčkem NI Vision Acquisition Software (viz obr. 4). Obr. 4: Aplikace NI MAX (Measurement & Automation Explorer) Vedle uváděných aplikací lze v zásadě použít jakoukoliv schopnou spolupracovat s instalovaným ovladačem (příp. ovladači). Aby mohl být korektně snímán obraz z kamery, je nezbytné nastavit správné optické parametry soustavy. Nastavení těchto vlastností je možné z PC pomocí rozhraní USB2.0 emulujícího sériovou linku, nebo galvanicky oddělenými digitálními výstupy z PLC, případně pouze tlačítky. ATEsystem s.r.o. Strana 7 z 15

8 4.2 Komunikační rozhraní pro přenos řídicích povelů optické soustavy objektivu K nastavení těchto vlastností slouží USB2.0 rozhraní, které je na straně sestavy motorizovaného objektivu zakončeno čtyřpinovým konektorem Hirose MQ172. Ten je mechanicky odolnější než mini či micro USB (pod číslem 1 v obr.1). Z tohoto důvodu je nezbytné použít originální kabel, který je součástí dodávky! Podobně jako v předchozím případě kabel nejdříve připojíme ke konektoru na zadní straně sestavy (obr.1 konektor č.1) a poté k PC. Není-li operačním systémem rozpoznán virtuální sériový port (viz obr. 5), bude jej třeba manuálně doinstalovat. Obr. 5: Nerozpoznané zařízení po připojení kabelu Na nerozpoznaném zařízení USB serial Port (viz obr. 5) postačí manuálně prostřednictvím kontextové nabídky (pravé tl. myši) aktualizovat software ovladače (viz obr. 6). Obr. 6: Výběr adresáře s daty ovladače virtuálního sériového portu Jako cestu k ovladači je třeba uvést adresář, do něhož jsou rozbalena data z ATEsystem s.r.o. Strana 8 z 15

9 Spustí-li se automatická instalace ovladače z webu, nemusí systém rozpoznat (a automaticky doinstalovat) virtuální port (viz obr. 7). Obr. 7: Neúspěšná instalace ovládače virtuálního sériového portu Na nerozpoznaném zařízení (viz obr.8) je pak nutné opětovně provést aktualizaci software manuálně tak, jak je popsáno na obr.6 a vybrat adresář s rozbalenými daty ovladače (viz obr. 9). Obr. 8: Nerozpoznaný virtuální sériový port Obr. 9: Manuální instalace z vybraného umístění Po správné instalaci by měl být systémem rozpoznán USB Serial Port viz obr.10 (nemusí být přiřazen COM6). ATEsystem s.r.o. Strana 9 z 15

10 Obr. 10: Rozpoznaný virtuální sériový port ve správci zařízení Windows Od tohoto okamžiku by měl systém být schopen přijímat komunikační povely z PC a nastavovat požadované optické vlastnosti objektivu (ostření, zoom, clonka, IR filtr). Vykonávání povelů a stav elektroniky je signalizován indikační LED (pod číslem 2 v obr. 1). Základní identifikované stavy při sériové komunikaci popisuje následující podkapitola. 5 Indikace stavu zařízení 5.1 Při ovládání prostřednictvím sériové linky - Trvalý svit: Objektiv je připraven (naslouchání povelů na sériové lince) - Bliknutí: Příjem a vykonání příkazu (po sériové lince) - Trvalé blikání: a) Přetrvávající komunikace mezi PC a sestavou mot. objektivu b) Dočasný kontinuální pohyb (není-li zoom či focus v referenčních polohách) 5.2 Při přímém ovládání prostřednictvím digitálních vstupů - Trvalý svit: Objektiv je připraven (v daném okamžiku není prováděna žádná operace). - Bliknutí: Bylo stisknuto některé z tlačítek (zaostření, zoom, clonka) pohyb o přednastavený počet kroků. - Trvalé blikání (cca 5 Hz): Tlačítko na ovladači je dlouhodobě stisknuté a objektiv se trvale pohybuje. - Slabší svit: Některé z tlačítek ovladače je trvale sepnuté, ale objektiv již dosáhl krajní polohy, takže další pohyb již není možný. - Zhasnutá, co 2s se opakují dvě krátká bliknutí : Signalizuje chybový stav, objektiv nereaguje na tlačítka (nefunguje zaostření, zoom, clonka) 6 Sériové komunikační rozhraní instrukční sada pro ovládání objektivu Dále bude uveden seznam povelů, jejichž prostřednictvím lze nastavovat optické parametry soustavy motorizovaného objektivu pro dosažení požadovaných vlastností. Základním předpokladem je nainstalovaný virtuální sériový port (viz kapitola 4.2). Povely je možné zařízení zasílat prostřednictvím jakékoliv aplikace umožňující zápis a čtení dat ze sériové linky (např. Hyperterminal, který byl součástí Windows apod.). Každý povel je strukturován do formátu: ATEsystem s.r.o. Strana 10 z 15

11 O: <prikaz>:<parametry>:<lf>, kde O: je počáteční znak a zároveň identifikátor zprávy pro objektiv, <prikaz>: je znak definující typ příkazu, <parametry>: doplňují některé příkazy o data, která jsou operací vyžadována (počet kroků apod.), <LF>: odřádkování (oddělující znak) Dále je uveden kompletní seznam všech možných povelů a jejich význam s příklady volání. 6.1 Instrukční sada pro ovládání parametrů (ostření,zoom,clonka,ir filtr) objektivu Příkaz Parametry Rozsah Poznámka (příklad užití) (nebo hodnota) F - Verze firmware Příklad: OF<LF> (x.y.zz) (odezva): OFW S - Status objektivu Příklad: OS<LF> (odezva): OSOK<LF> OK (vše v pořádku) H - Výchozí pozice Příklad: OH<LF> Nastaví objektiv do výchozí pozice (odezva): OPZ+0000F+0000I0500S00 Aktuální zoom, ostření, clonka a IR filtru M Pohyb motoru Z ±( ) zoom v kladném (+), nebo záporném (-) směru o stanovený počet kroků F ±( ) ostření (focus) v kladném (+), nebo záporném (-) směru o stanovený počet kroků I xxxx-yyyy Nastaví clonku (absolutně), rozmezí xxxx-yyyy je třeba vyčíst příkazem OB (běžně xxxx=0100, yyyy=1000) S 00/01/10/11 Zapíná/Vypíná funkci IR filtru (MSB parametru) Příklad: OMZ-200F+100I0600S11<LF> Provede operace zoom -200 kroků, ostření +100 kroků (z aktuální pozice), dále přivře clonu na 600 (absolutně) a zapne IR filtr OMZ-000F+000I0300S00<LF> Nastaví clonu na 300 a vypne IR filtr (ostření a zoom beze změny) (odezva): OPZ-0400F+0200I0300S00 Aktuální zoom, ostření, clonka a stav IR filtru B Zjištění mezí pro ostření, zoom a clonku Z (1.výskyt) ±( ) - dolní mez zoom (vůči výchozí pozici) Z (2.výskyt) ±( ) - horní mez zoom (vůči výchozí pozici) F (1.výskyt) ±( ) - dolní mez ostření (vůči výchozí pozici) F (2.výskyt) ±( ) - horní mez zoom (vůči výchozí pozici) I (1.výskyt) ( ) - dolní mez clony (absolutně) I (2.výskyt) ( ) - horní mez clony (absolutně) Příklad: OB<LF> Rozsahy (odezva): OBZ-0950Z+1700F- 2200F+2900I0100I1000 P zoom<-950,+1700>,focus<-2200,+2900>, clonka<100,1000> (zoom a focus uvažovány vzhledem k výchozí pozici, clona absolutně) Aktuální pozice a stav funkcí (ostření, zoom, clona, IR filtr) Z ±( ) Počet kroků zoom vzhledem k výchozí pozici F ±( ) Počet kroků ostření vzhledem k výchozí pozici I Absolutní hodnota nastavení clony S 00/01/10/11 V MSB stav IR fitru (zapnut, je-li nastaven) Příklad : OP<LF> (odezva): OPZ-0200F+0100I0600S00<LF> Aktuální zoom=-200, ostření =+100, clonka=600, IR filtr je vypnutý (MSB=0) ATEsystem s.r.o. Strana 11 z 15

12 Odezvou systému na zaslaný povel může být rovněž ohlášení chybového stavu. Seznam chybových kódů a jejich význam je uveden níže. 6.2 Kódové značení chyb a jejich příčina Kód chyby ERR01<LF> ERR02<LF> ERR03<LF> ERR04<LF> ERR05<LF> Příčina Přijatá zpráva neodpovídá žádnému příkazu. Detekován příkaz pohybu, ale nebyl dodržen předepsaný formát. Nelze provést operaci parkování pro zoom. Nelze provést operaci parkování pro focus. Kombinovaná chyba parkování zoom i focus. 7 Software pro ovládání optických parametrů objektivu Camera Control Jednotlivé optické parametry soustavy motorizovaného objektivu lze také nastavit prostřednictvím aplikace Camera Control. Ta je vytvořena v prostředí LabView od National Instruments a využívá sériové rozhraní a komunikaci popsanou v předchozí kapitole. Představuje intuitivní nástroj umožňující snadné nastavení požadovaných optických vlastností soustavy prostřednictvím přehledného uživatelského rozhraní. 7.1 Instalace aplikace Camera Control Instalátor aplikace lze stáhnout z webových stránek V instalační dávce nejsou zahrnuty ovladače nezbytné pro komunikaci s kamerou a zpracování obrazu (Data Acquisition Software) viz kapitola 3. Aplikaci lze instalovat na libovolný počítač s operačním systémem Windows (verze 7 a výše). Nároky na PC vyplývají především z požadavků specifikovaných pro LabVIEW Development Systems ( ). 7.2 Popis ovládacích a indikačních prvků aplikace Camera Control Po spuštění je otevřeno okno ve zjednodušeném režimu. Význam jednotlivých ovládacích prvků ukazuje následující obrázek (obr. 11). Nastavení parametrů a spuštění / pozastavení komunikace se sestavou mot. objektivu. Indikační prvky s aktuálním nastavením jednotlivých parametrů (zoom, ostření, clonka, IR filtr). Verze firmware. Nastavení výchozího stavu (ostření, zoom,clonka). Zapnutí / vypnutí IR filtru. Nastavení clony. Ostření do dálky a zpět. Operace zoom (+/-). Přepínač pro rozšířený / normální režim. Výběr kroku pro ostření a zoom. Obr. 11: Aplikace Camera Control v základním módu ATEsystem s.r.o. Strana 12 z 15

13 Vedle základního zobrazení lze aplikaci provozovat také v rozšířeném módu (obr.12). V tomto módu je uživateli umožněno zadat libovolný počet kroků pro operaci ostření a zoom a také nastavit clonku na požadovanou polohu (dle zadaného počtu kroků). Dále je možné vyčíst meze (limity) pro jednotlivé operace (ostření, zoom, clonka), aktuální polohu a verzi firmware. Užitečným nástrojem je rovněž konzola zobrazující historii povelů přenášených prostřednictvím sériového rozhraní. Vyčtené lilmity pro zoom, ostření a clonku. Nastavení pozice clonky (v počtu kroků absolutně). Vyčtení mezních hodnot (zoom, ostření, clonka). Vyčtení verze firmware. Vyčtení aktuální pozice. Konzola se záznamem komunikačních povelů. Vynutí provádění operací ostření a zoom v jednom povelu se zadaným počtem kroků. Umožňuje manuální zadání počtu kroků pro operace ostření a zoom. Pro zajištění plynulosti pohybu může být počet kroků rozdělen do několika povelů, není-li zvolen Single Step. Obr. 12: Aplikace Camera Control v rozšířeném módu 8 Ovladač (instrument driver) pro NI Labview Development System Pro systémovou integraci v prostředí LabVIEW Development System od National Instruments je k dispozici ovladač, jehož prostřednictvím lze v uživatelských aplikacích snadno přistupovat k základním funkcím objektivu (ostření, zoom, clonka, IR filtr). Ovladač je možné stáhnout z webových stránek Lze jej použít spolu s NI Developer Suite 2014 (příp. vyšší) a vyžaduje přítomnost NI-VISA ( balík funkcí pro práci s širokou škálou běžně užívaných rozhraní např. GPIB, VXI, PXI, RS232, Ethernet, USB apod.). Je-li NI VISA instalováno samostatně (mimo instalaci Developer Suite), je nezbytné nejdříve instalovat vývojové prostředí LabVIEW (NI Developer Suite) a poté NI-VISA. Jednotlivými funkcemi ovladače pro sestavu motorizovaného objektivu se zabývá následující podkapitola. 8.1 Popis funkcí ovladače pro řízení motorizovaného objektivu Ovladač je distribuován ve formě zip archívu, který postačí rozbalit do vhodného adresáře (např. C:\Program Files (x86)\national Instruments\LabVIEW 2014\instr.lib). Výčet a význam jednotlivých funkcí je popsán níže. Všechny je lze nalézt v kořenovém VI Tree.vi. ATEsystem s.r.o. Strana 13 z 15

14 Otevření sériového spojení a přiřazení počátečních parametrů objektivu (krok ostření, zoom, pozice clonky, nastavení IR filtr) výstupní proměnné (bez zápisu do objektivu). Nastaví velikost kroku pro operaci ostření. Nastaví velikost kroku pro operaci zoom. Vyčtení verze firmware Pozn. instrukce OF Vyčtení statusu objektivu. Pozn. instrukce OS Vyčtení mezí pro jednotlivé operace (ostření, zoom, clonka) Pozn. instrukce OB Aktuální pozice pro funkce ostření, zoom, clonka a stav IR filtru Pozn. instrukce OP Výchozí pozice objektivu Pozn. instrukce OH Provedení operace zoom (+/-) o definovaný počet kroků Pozn. instrukce OM Provedení operace ostření (+/-) o definovaný počet kroků Pozn. instrukce OM ATEsystem s.r.o. Strana 14 z 15

15 Nastavení clonky do požadované pozice Pozn. instrukce OM Zapnutí / Vypnutí IR filtru Pozn. instrukce OM Provedení operací focus a zoom (+/-), nastavení clonky do požadované pozice a zapnutí / vypnutí IR filtru. Pozn. instrukce OM Ukončení komunikace s jednotkou mot. objektivu. Detailní popis jednotlivých funkcí je součástí dokumentace jednotlivých VI a jejich použití ilustrují příklady Set_focus_value.vi a Basic_control_without_events.vi. 9 Údržba zařízení Zařízení musí být provozováno v prostředí a podmínkách, které jsou popsány v kapitole 3! Elektronické součásti nevyžadují žádnou speciální údržbu. Optická část zařízení může v závislosti na prostředí, v němž je provozována, vyžadovat čištění dostupných částí objektivu. Při těchto úkonech je nutné mít na paměti základní pravidla pro manipulaci s jemnou optikou. Pro čištění nesmí být použit žádný z prostředků, který by mohl mechanicky (ani chemicky) poškodit, či jinak znehodnotit (poškrábat, poleptat apod.) povrch nebo jakoukoliv součást! Vhodnými nástroji mohou být prostředky doporučované výrobci fotoaparátů a podobných optických zařízení. ATEsystem s.r.o. Strana 15 z 15