挑戰(zhàn)：

花費(fèi)了太多時(shí)間創(chuàng)建在檢測(cè)系統(tǒng)中同步設(shè)備的軟件解決方法。

解決方案：

使用 IEEE-1588 精確時(shí)間規(guī)程 (PTP) 和 FLIR 相機(jī)在幾微秒內(nèi)同步設(shè)備，無(wú)需解決方法。將系統(tǒng)同步到通用時(shí)基可支持實(shí)現(xiàn)最小化抖動(dòng)和最大化吞吐量的簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

什么是 IEEE-1588 精確時(shí)間規(guī)程 (PTP)？

IEEE-1588 PTP 是一項(xiàng)成熟技術(shù)，可同步啟用 PTP 的以太網(wǎng)設(shè)備（如機(jī)器人）、控制系統(tǒng)和組件的內(nèi)部時(shí)鐘，從而創(chuàng)建同步的全系統(tǒng)時(shí)間戳。此項(xiàng)技術(shù)的開(kāi)發(fā)根源是需要電氣和電信設(shè)備來(lái)同步電網(wǎng)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。

相比于在毫秒范圍內(nèi)運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)時(shí)間規(guī)程 (NTP)，IEEE-1588 PTP 可輕松在幾微秒內(nèi)同步啟用 PTP 的設(shè)備。

圖 1：路徑延遲經(jīng)計(jì)算可納入同步設(shè)備時(shí)鐘的過(guò)程中。主設(shè)備將兩個(gè)信號(hào)發(fā)送到位于 (1) 和 (2) 的從動(dòng)裝置。然后輔助設(shè)備將信號(hào)發(fā)回 (3) 和路徑，延遲經(jīng)計(jì)算后應(yīng)用到同步時(shí)鐘 (4)。

IEEE-1588 PTP 如何運(yùn)行？

主設(shè)備（主裝置）和輔助設(shè)備（從動(dòng)裝置）交換印有時(shí)間戳的消息，然后比較這些消息以確定它們之間的路徑延遲。根據(jù)此抵消計(jì)算，輔助設(shè)備將調(diào)整其內(nèi)部時(shí)鐘以與主設(shè)備同步（見(jiàn)圖 1）。定期同步時(shí)鐘以補(bǔ)償偏差可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期頻率穩(wěn)定性（見(jiàn)圖 2）。

圖 2 :以相同頻率運(yùn)行的時(shí)鐘隨著時(shí)間的推移會(huì)出現(xiàn)偏差。IEEE 1588 設(shè)備將定期同步以補(bǔ)償此偏差。

簡(jiǎn)單的 IEEE-1588 PTP 實(shí)現(xiàn)是怎樣的？

在簡(jiǎn)單的 IEEE-1588 PTP 實(shí)現(xiàn)中，一些啟用 PTP 的以太網(wǎng)設(shè)備連接到某個(gè)交換機(jī)，其中一臺(tái)設(shè)備充當(dāng)主時(shí)鐘。各臺(tái)設(shè)備與主時(shí)鐘同步，從而在網(wǎng)絡(luò)中建立通用時(shí)間。如果沒(méi)有設(shè)備充當(dāng)主時(shí)鐘，啟用 PTP 的設(shè)備將互相查詢以確定要同步到的時(shí)鐘。

如果網(wǎng)絡(luò)需要現(xiàn)實(shí)時(shí)基，請(qǐng)連接使用 GPS 系統(tǒng)時(shí)間信號(hào)的最高級(jí)時(shí)鐘，例如 Trimble Thunderbolt GM100（見(jiàn)圖 3）。

IEEE-1588 PTP 對(duì)機(jī)器視覺(jué)的主要優(yōu)勢(shì)是什么？

● 穩(wěn)定系統(tǒng)吞吐量的精確時(shí)間戳

自動(dòng)化系統(tǒng)控制方案依靠在過(guò)程中的每一步都使用離散傳感器，這可導(dǎo)致定義為理想和實(shí)際定期信號(hào)之間差異的許多抖動(dòng)（見(jiàn)圖 4）。IEEE-1588 PTP 根據(jù)時(shí)間戳（而非傳感器信號(hào)）支持精確協(xié)調(diào)設(shè)備。這可減少抖動(dòng)、支持緊密的系統(tǒng)協(xié)調(diào)，并使吞吐量更易于預(yù)測(cè)。

圖 4：信號(hào)抖動(dòng)

例如，在使用基于傳感器信號(hào)的簡(jiǎn)單工業(yè)應(yīng)用中，某個(gè)零件經(jīng)由傳送帶傳輸、被貼上標(biāo)簽，并且相機(jī)會(huì)進(jìn)行檢測(cè)以驗(yàn)證標(biāo)簽。如果標(biāo)簽丟失，系統(tǒng)該如何確定錯(cuò)誤發(fā)生的位置？可能是該零件到達(dá)過(guò)晚，錯(cuò)過(guò)了貼標(biāo)簽這一步，也可能是相機(jī)啟動(dòng)過(guò)早。在使用 IEEE-1588 PTP 的系統(tǒng)中，過(guò)程中的每個(gè)操作均會(huì)根據(jù)通用時(shí)基印上時(shí)間戳。這可確定各個(gè)事件的精確序列和第一個(gè)錯(cuò)誤的發(fā)生點(diǎn)。

●減少了帶寬和處理開(kāi)銷(xiāo)

相較于需要傳感器經(jīng)常輪詢的解決方法，IEEE-1588 PTP 釋放了網(wǎng)絡(luò)帶寬和 CPU 循環(huán)。它支持采用快速部署和簡(jiǎn)單維護(hù)的簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。IEEE-1588 PTP 還可在無(wú)需用戶監(jiān)督超大型復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞那闆r下可靠運(yùn)行。

如果您使用 GigE Vision 相機(jī)，啟用 PTP 無(wú)需更改現(xiàn)有應(yīng)用，因?yàn)?GigE Vision 標(biāo)準(zhǔn)支持 IEEE-1588 PTP 時(shí)間戳。

●IEEE-1588 PTP 系統(tǒng)是不會(huì)過(guò)時(shí)的

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 和工業(yè) 4.0 將對(duì)設(shè)計(jì)下一代自動(dòng)化系統(tǒng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。IIoT 的目標(biāo)是通過(guò)構(gòu)建“智能對(duì)象”（如機(jī)器人、控制系統(tǒng)、相機(jī)和其他傳感器）網(wǎng)絡(luò)和將大數(shù)據(jù)分析用于增強(qiáng)的過(guò)程優(yōu)化機(jī)制，從而提高效率。每個(gè)過(guò)程步驟的精確時(shí)間戳將是這些網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。立即將啟用 IEEE-1588 PTP 的設(shè)備添加到系統(tǒng)中，這可確保您已為即將到來(lái)的 IIoT 做好準(zhǔn)備。

FLIR 相機(jī)如何幫助利用 IEEE-1588 PTP？

FLIR Blackfly S GigE 和新推出的 Oryx 10 GigE 相機(jī)支持 IEEE-1588 PTP。首先將在這些相機(jī)的檢測(cè)系統(tǒng)中實(shí)施 IEEE-1588 PTP，確保穩(wěn)定吞吐量、減少帶寬和處理開(kāi)銷(xiāo)，并可讓您為使用以后的技術(shù)做好準(zhǔn)備。若要詳細(xì)了解上述優(yōu)勢(shì)以及 FLIR 的 Blackfly S 和 Oryx相機(jī)的其他優(yōu)勢(shì)，請(qǐng)立即聯(lián)系我們。

Harris, Ken，“這是將 IEEE 1588 在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的一個(gè)應(yīng)用”。Precision Clock Synchronization for Measurement, Control and Communication (2008)：

Srinivasan，Seshadhri，以及其他人 “在采用抖動(dòng)邊界的網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化系統(tǒng)中確認(rèn)反應(yīng)時(shí)間?！?Software Reliability Engineering Workshops (ISSREW)，2014 IEEE International Symposium 于 IEEE, 2014。