USB3 Visionシステムの速度・精度を向上させるpylon活用術

システム性能を最大化するための条件

• USB 3.0ケーブル：産業グレードの高品質なケーブルにより、データ転送の不具合を低減しながら、システム安定性を向上

• ホストコントローラー（USBコントローラー）：最新のドライバーを備えた高品質なホストコントローラーにより、帯域幅不足や再同期、フレームロスを防止

• PCメモリー（RAM）：十分なメモリーを確保し、大容量のデータ転送に対応

以下では、システム性能を最大限に引き出すためのpylonのパラメーター設定方法について、カメラパラメーター（Windows/Linux共通）とシステムパラメーター（Linuxのみ）に分けてご紹介します。

USB 3.0カメラの設定の最適化

カメラ設定は、データ転送の速度と安定性を大きく左右します。

帯域幅を最適化し、エラーを防止するには、pylonビューワー上で以下のパラメーターを調整するとよいでしょう。

• Device Link Throughput Limit Mode：帯域幅制限のオン／オフを選択
  推奨設定：オン（ホストコントローラーの帯域幅が限られている場合）
  

• Device Link Throughput Limit：データ転送時の最大帯域幅を設定
  値を小さくすることで、データ転送の不具合が低減

pylonビューワー上で［Features All］パネルを開き、［Common Task］の中から［Controlling the frame rate］を選択すると、［Device Control］に各種パラメーターが表示されます。

USB 3.0カメラのパラメーター調整（Windowsの場合）

USB 3.0カメラのパラメーターは、［Stream Parameters］に表示されます。パラメーターを正しく調整すれば、CPU負荷を抑えながら、システムの性能と安定性を向上することができます。

• 最大転送サイズ（MaxTransferSize)
  画像転送時のパケットストリームのサイズ（GigEカメラのジャンボフレームに相当）を示すパラメーターです。
  このパラメーターの値が大きいほど、CPU負荷は低下します。ホストコントローラーの種類によって異なりますが、一般的な最大値は4MBです。
  

• 最大URBキュー数（NumMaxQueuedUrbs）
  カメラとホストコントローラーの間の通信状況を示すパラメーターです。URB（USB要求ブロック）とは、USB転送要求の単位を指します。このパラメーターの値が大きいほど、ジッターが減少し、データ転送の安定性も向上しますが、PC RAMの制約を受けます。デフォルト値は64です。

• 最大バッファ数（MaxNumBuffer）
  画像のバッファ数を示すパラメーターです。画像処理に長い時間がかかる場合は、この値を大きくしてください。デフォルト値は10です。

• バッファキュー数（NumQueuedBuffers）
  画像取得用に待機しているバッファ数を示すパラメーターです。データロスが発生すると、このパラメーターの値が小さくなります。

• 転送ループスレッド優先度（TransferLoopThreadPriority）
  USB転送を処理するスレッドの優先度を示すパラメーターです。 システムの性能を最大限に引き出すには、管理者権限でpylonビューワーを起動したうえで、このパラメーターの値を15～25（最大値＝31）に設定してください。

pylonビューワー上で［Features All］パネルを開き、［Common Task］の中から［Checking whether the camera is losing image data］を選択すると、［Stream Parameters ］に各種パラメーターが表示されます。

USB 3.0カメラのパラメーター調整（Linuxの場合）

Linuxの場合、Windowsと同様のカメラパラメーターの調整以外に、システムパラメーターの調整も必要です。

• 受信スレッド優先度
  このパラメーターの値を大きくすると、データ転送時のリアルタイム性が向上します。

• USB-FSカーネル空間の増加

  • データ転送時のカーネルメモリー不足を防止

  • 大容量データの転送に重要

• ファイル処理制限／ファイルディスクリプターの増加

  • パケットサイズが大きい場合に重要

  • システム性能や処理負荷に応じて調整

Linuxシステムのパラメーター調整

デモ：USB3 Visionシステムのパラメーター調整

このビデオでは、USB3 Visionシステムの最適化と安定した運用を目的として、pylonビューワー上でパラメーターを調整する方法についてご覧いただけます。なお、パラメーターを調整する際には、pylonビューワーを管理者権限で起動する必要があります。

システム構成は、Windows PC、USB 3.0カメラ、pylonです。

トラブルシューティング＆モニタリング

pylon Statisticsを使用すると、エラーの原因を早期に特定できます。

• Failed Buffer Count：帯域幅の問題などにより、画像に破損・破棄が発生したため、エラーで返ってきたバッファの数

• Missed Frame Count：過剰なフレームレート、ホストコントローラーの帯域幅不足などにより、内部バッファが一杯になったため、カメラ側で画像転送をスキップしたフレームの数
  

• Resynchronization Count：ホストコントローラーが接続をリセットし、カメラの撮影画像が失われてしまう深刻なエラーの数
  原因：ホストコントローラーの過負荷、ケーブルの接続ミス、電源不足

詳細なパラメーターを確認するには、pylonビューワー上で［Features All］パネルを開き、［Stream Parameters］に移動してください。

pylonビューワー上で［Features All］パネルを開き、［Common Task］の中から［Checking whether the camera is losing image data］を選択すると、［Stream Parameters］に各種パラメーターが表示されます。

USB3 Visionシステムの最適化

USB3 Visionシステムの性能と信頼性を確保するには、以下の点に注意するとよいでしょう。

• 高品質なハードウェアの選定：産業用USB 3.0ケーブルと最新のホストコントローラーを使用

• カメラ設定の最適化：帯域幅、パケットサイズ、遅延時間を調整

• pylonのパラメーター調整：転送サイズ、URBキュー数、バッファ、スレッド優先度を調整

• pylon Statisticsによるシステム監視：Failed Buffer Count、Missed Frame Count、Resynchronization Countの項目を確認

• Linuxシステム向けの最適化：スレッド優先度、カーネル空間、ファイル処理制限を調整

上記に配慮すれば、単一のカメラから構成されるUSB3 Visionシステムの安定性を向上させながら、データロスのないリアルタイムな画像転送を実現できます。