教學課程

pylon:USB3 Vision 系統的即時與高效能

Windows 和 Linux 系統最佳化

在本教學中,您將學習如何在 pylon 中設定單一相機,以在應用中達到最高效能。重點在於 USB3 Vision 設定的最佳化,其中會考慮到相機、主機控制器和線材。

快速開始:穩定串流的 5 個步驟

  1. 在 pylon Viewer 中開啟相機:確定連線、驅動程式和韌體運作正常

  2. 正確設定驅動程式和系統: 目前的主機控制器驅動程式、適當的作業系統設定 (例如即時優先順序)

  3. 有針對性的頻寬控制: USB 可用頻寬的合理限制與乾淨分配 → 避免資料遺失

  4. 最佳化串流參數: 最大傳輸大小、USB 要求區塊 (URB) 數量和緩衝區大小 → 高效率傳輸、最低 CPU 負載

  5. 使用監控和錯誤分析: 開始連續擷取;針對遺失的畫格、重新同步化或記憶體問題的統計計數器 → 在早期階段偵測設定中的瓶頸問題

提示

完全發揮系統效能的必要條件

  • USB 3.0 線材: 採用工業品質;高品質元件可減少傳輸錯誤,提高系統穩定性

  • 高品質的主機控制器 (USB 控制器): 搭配最新的驅動程式;過時或劣質的控制器通常會導致頻寬瓶頸、重新同步錯誤與畫格流失

  • 足夠的 PC 記憶體 (RAM): 對於大量傳輸尤其重要

以下您可以了解哪些參數可以設定,以讓 pylon 視覺設定發揮最大效能。相機設定適用於 Windows 和 Linux。適用於 Linux 的其他系統參數會另行列出。

USB 3.0 相機的最佳設定

相機的設定對資料傳輸的穩定性和效能有很大的影響。我們的目標是以最佳方式調整頻寬,並避免錯誤。

pylon Viewer 中的這兩個參數,對頻寬和穩定性有特別的影響:

  • Device Link Throughput Limit Mode(裝置連線吞吐量限制模式):啟用或停用整個頻寬控制
    建議:如果主機控制器頻寬受限,則選擇
    啟用

  • Device Link Throughput Limit(裝置連線吞吐量限制):決定相機用於資料傳輸的最大可用頻寬
    減少此值來避免發生瓶頸。

在 pylon 中,前往 Features All 樹狀結構,然後選擇 Controlling the frame rate 作為共通任務。可以在 Device Control(裝置控制)項目中找到相機參數。

設定 Windows 的 USB3 參數

以下五個 USB3 參數,是在 pylon 的 Stream Parameters 下進行設定。正確的設定可提高視覺系統的效能與穩定性,並降低 CPU 負載。

  • 最大傳輸大小 (MaxTransferSize)
    影像傳輸的串流封包大小(相當於 GigE 的巨型封包)。更大的值 = 更高的效能、更少的 CPU 負載;最大值 = 4 MB,視 USB 主機控制器而定

  • 最大佇列 URB 數量 (NumMaxQueuedUrbs)
    URBs = USB 要求區塊,即可同時處理的 USB 要求
    用來使相機與主機控制器達到最佳配合。
    嘗試較高的值 = 較少抖動、更穩定的資料傳輸 (限制:PC 可用的 RAM);預設值 = 64

  • 最大緩衝區數量 (MaxNumBuffer)
    影像緩衝區的數量:如果影像處理暫時需要較長時間,則增加此數量;預設值 = 10

  • 佇列緩衝區數量 (NumQueuedBuffers)
    顯示緩衝區數量和影像擷取的穩定度;值下降可能表示影像遺失。

  • 傳輸迴圈執行緒優先序 (TransferLoopThreadPriority)
    處理 USB 傳輸的執行緒優先順序。若要獲得最高效能:啟動 pylon Viewer
    (需管理員權限),並將優先順序從 15 調高至 25(最高 = 31)。

前往所有功能樹狀結構,然後選擇檢查相機是否遺失影像資料作為共通任務。您可以在 Stream Parameters(串流參數)項目中找到 USB3 參數。

在 Linux 下最佳化 USB3 Vision 設定

相機設定方式與 Windows 下相同。不過,在 Linux 下還有一些額外的系統參數:

  • 接收執行緒優先順序
    對於影像傳輸,執行緒應接收即時優先順序。

  • 增加 USB-FS 核心空間

    • 防止核心記憶體在 USB 傳輸時出現瓶頸

    • 對於下列情況尤其重要:大量傳輸

  • 增加檔案處理限制 / 檔案描述符

    • 對於大型封包大小尤其重要

    • 依據系統和工作負載進行客製化

在 Linux 下設定各種系統參數

即時示範:調整選項

在即時示範中,您將學習在 pylon Viewer 中設定各種參數的方法,使系統以最佳狀態穩定執行。若要進行設定,您應使用具有管理員權限的 pylon Viewer。

設定包括 Windows PC、USB3 相機和 pylon 軟體。

故障排除與成功監控

pylon 提供多種統計參數,可在早期階段顯示問題:

  • Failed Buffer Count(失敗緩衝區計數): 損毀或丟棄的影像;表示已發生錯誤 (例如頻寬瓶頸)

  • 遺失畫格數: 相機已擷取影像但尚未傳送,例如因為內部相機緩衝區填滿得太快 → 表示:取像速度太高、主機控制器頻寬太低

  • 重新同步計數: 致命錯誤 → 主機控制器重設連線 → 後果:相機緩衝區中儲存的所有影像都會遺失
    原因:主機控制器大量超載、線材故障、供電不良

進行精確分析:開啟 pylon Viewer → Features All → Stream Parameters → observe statistical values

前往 pylon 中的Features All樹狀結構,然後選擇檢查相機是否遺失影像資料作為共通任務。您可以在 Stream Parameters(串流參數)項目中找到統計參數。

只要以滑鼠右鍵按一下參數(位於畫面右側的 Features 下方),即可開啟包含詳細說明與原始碼片段的產品文件。即使沒有網際網路連線,也可隨時從 pylon Viewer 存取。

Basler 產品使用手冊

最佳化的 USB3 Vision 系統

USB3 Vision 系統的效能與可靠性一律由幾個不同層級決定,而這些層級必須以最佳方式互動。

  • 高品質的硬體:工業級 USB3 線材 目前的主機控制器

  • 最佳化的相機設定: 頻寬控制、封包大小和延遲

  • pylon 中的正確 USB3 參數: 傳輸大小、URB、緩衝區管理、執行緒優先順序

  • 透過統計參數進行系統監控: Failed Buffer Count、Missed Frame Count、Resynchronization Count

  • Linux 下的其他最佳化: 即時執行緒、核心空間和檔案處理限制

經由適當的配置,單相機設定可達到穩定、無損失、高效能的即時影像傳輸。

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