Baumer EXG03, EXG03c, EXG50 User Manual

Baumer EXG
User's Guide for Gigabit Ethernet Cameras
2
3
Table of Contents
1. Camera Models ......................................................................................................... 5
2.1.  Sensor Specications �������������������������������������������������������������������������������������������� 6
2.1.1.  Quantum Efciency for Baumer EXG Cameras ���������������������������������������������� 6
2.1.2.  Shutters ����������������������������������������������������������������������������������������������������������� 6
2.2.  Timings ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 8
2.2.1.  Free Running Mode ����������������������������������������������������������������������������������������� 8
2.2.2.  Trigger Mode ��������������������������������������������������������������������������������������������������� 9
2.3.  Process- and Data Interface ���������������������������������������������������������������������������������11
2.3.1.  Pin-Assignment Gigabit Ethernet Interface ����������������������������������������������������11
2.3.2.  Pin-Assignment Power Supply and Digital IOs ����������������������������������������������11
2.3.3.  LED Signaling �������������������������������������������������������������������������������������������������11
2.4.  Environmental Requirements ������������������������������������������������������������������������������� 12
2.4.1.  Temperature and Humidity Range ����������������������������������������������������������������� 12
2.4.2.  Heat Transmission ����������������������������������������������������������������������������������������� 12
3.1.  Baumer-GAPI ������������������������������������������������������������������������������������������������������� 13
3�2� 3
rd
 Party Software ������������������������������������������������������������������������������������������������� 13
4.1.  Image Acquisition ������������������������������������������������������������������������������������������������� 14
4.1.1.  Image Format ������������������������������������������������������������������������������������������������ 14
4.1.2.  Pixel Format �������������������������������������������������������������������������������������������������� 15
4.1.3.  Exposure Time����������������������������������������������������������������������������������������������� 17
4.1.4.  High Dynamic Range (HDR) ������������������������������������������������������������������������� 17
4.1.5.  Look-Up-Table ����������������������������������������������������������������������������������������������� 17
4.1.6.  Gamma Correction ���������������������������������������������������������������������������������������� 17
4.1.7.  Partial Scan / Area of Interest (AOI) �������������������������������������������������������������� 18
4.1.8.  Binning����������������������������������������������������������������������������������������������������������� 19
4.1.9.  Brightness Correction (Binning Correction) ��������������������������������������������������� 20
4.2.  Color Processing �������������������������������������������������������������������������������������������������� 20
4.3.  Color Adjustment – White Balance ���������������������������������������������������������������������� 20
4.3.1.  User-specic Color Adjustment ��������������������������������������������������������������������� 21
4.3.2.  One Push White Balance ������������������������������������������������������������������������������ 21
4.4.  Analog Controls ���������������������������������������������������������������������������������������������������� 21
4.4.1.  Offset / Black Level ���������������������������������������������������������������������������������������� 21
4.4.2.  Gain ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 21
4.5.  Pixel Correction ���������������������������������������������������������������������������������������������������� 22
4.5.1.  General information ��������������������������������������������������������������������������������������� 22
4.5.2.  Correction Algorithm �������������������������������������������������������������������������������������� 22
4.5.3.  Defectpixellist ������������������������������������������������������������������������������������������������ 23
4�6� Process Interface ������������������������������������������������������������������������������������������������� 23
4.6.1.  IO Circuits ������������������������������������������������������������������������������������������������������ 23
4.6.2.  Trigger Input �������������������������������������������������������������������������������������������������� 24
4.6.3.  Trigger Source ����������������������������������������������������������������������������������������������� 24
4.6.4.  Debouncer ����������������������������������������������������������������������������������������������������� 25
4
4.6.5.  Flash Signal ��������������������������������������������������������������������������������������������������� 25
4.6.6.  Frame Counter ���������������������������������������������������������������������������������������������� 25
4.7.  User Sets ������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 26
4.8.  Factory Settings ��������������������������������������������������������������������������������������������������� 26
4.9.  Timestamp ����������������������������������������������������������������������������������������������������������� 26
5.1.  Device Information ����������������������������������������������������������������������������������������������� 27
5.2.  Packet Size and Maximum Transmission Unit (MTU) ������������������������������������������ 27
5.3.  Inter Packet Gap �������������������������������������������������������������������������������������������������� 27
5.3.1.  Example 1: Multi Camera Operation – Minimal IPG �������������������������������������� 28
5.3.2.  Example 2: Multi Camera Operation – Optimal IPG �������������������������������������� 28
5.4.  IP Conguration ��������������������������������������������������������������������������������������������������� 29
5.4.1.  Persistent IP �������������������������������������������������������������������������������������������������� 29
5.4.2.  DHCP (Dynamic Host Conguration Protocol) ���������������������������������������������� 29
5�4�3� LLA ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 30
5.4.4.  Force IP ��������������������������������������������������������������������������������������������������������� 30
5.5.  Packet Resend ����������������������������������������������������������������������������������������������������� 31
5.5.1.  Normal Case�������������������������������������������������������������������������������������������������� 31
5.5.2.  Fault 1: Lost Packet within Data Stream ������������������������������������������������������� 31
5.5.3.  Fault 2: Lost Packet at the End of the Data Stream �������������������������������������� 31
5.5.4.  Termination Conditions ���������������������������������������������������������������������������������� 32
5.6.  Message Channel ������������������������������������������������������������������������������������������������ 33
5.6.1.  Event Generation ������������������������������������������������������������������������������������������ 33
5.7.  Action Command / Trigger over Ethernet ������������������������������������������������������������� 34
5.7.1.  Example: Triggering Multiple Cameras ��������������������������������������������������������� 34
6.1.  Start / Stop Acquisition (Camera) ������������������������������������������������������������������������� 35
6.2.  Start / Stop Interface �������������������������������������������������������������������������������������������� 35
6.3.  Pause / Resume Interface ����������������������������������������������������������������������������������� 35
6.4.  Acquisition Modes ������������������������������������������������������������������������������������������������ 35
6.4.1.  Free Running ������������������������������������������������������������������������������������������������� 35
6.4.2.  Trigger ����������������������������������������������������������������������������������������������������������� 35
7.1.  Warranty Notes ���������������������������������������������������������������������������������������������������� 36
7.2.  Lens Mounting ����������������������������������������������������������������������������������������������������� 36
8.1.  CE ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 37
8.2.  FCC – Class B Device ����������������������������������������������������������������������������������������� 37
5
Camera Models1.
CameraType
Sensor
Size
Resolution
Full
Frames
[max.fps]
Monochrome
EXG03 1/3" 752 x 480 60
EXG50 1/2.5" 2592 x 1944 14
Color
EXG03c 1/3" 748 x 476 60
Dimensions
26
26
36
36
4
x
M
3
36
36
43
C-Mount
Photosensitive surface of the sensor
2
x
M
3
26
◄Figure1
Front and rear view of a  Baumer EXG camera.
◄Figure2
Dimensions of a  Baumer EXG camera.
6
2. ProductSpecications
SensorSpecications2.1.
2.1.1.
QuantumEfciencyforBaumerEXGCameras
The  quantum  efciency  characteristics  of  monochrome  and  color  matrix  sensors  for  Baumer EXG cameras are displayed in the following graphs. The characteristic curves  for the sensors do not take the characteristics of lenses and light sources without lters  into consideration.
Values relating to the respective technical data sheets of the sensors manufacturer.
350 450 550 650 750 850 950 10501150
Wave Length [nm]
Quantum Efficiency [%]
EXG03
350 450 550 650 750 850 950 10501150
0
5
10
20
15
25
30
35
40
45
Wave Length [nm]
Quantum Efficiency [%]
EXG03c
350 450 550 650 750 850 950 10501150
Wave Length [nm]
Quantum Efficiency [%]
EXG50
Shutters2.1.2.
The camera models of the EXG series are equipped with different shutters:
CameraType ShutterType
Monochrome
EXG03 Global
EXG50 Rolling
Color
EXG03c Global
Figure3►
Spectral sensitivities for  Baumer EXG cameras  with 0.3 MP
*)
CMOS 
sensor�
*) MP = Megapixels
Figure4►
Spectral sensitivities for  Baumer EXG cameras  with 5.0 MP CMOS 
sensor�
7
GlobalShutter2.1.2.1.
Pixel
Active Area (Photodiode)
Storage Area
Microlens
Global shutter means that all pixels of the sensor are reset and afterwards exposed for a  specied interval (t
exposure
). 
For  each  pixel an  adjacent  storage  area  exists. Once  the  exposure  time  elapsed, the  information  of  a  pixel is  transferred  immediately to its  storage  area and  read  out  from  there.
Due to the fact that photosensitive surface get's "lost" by the implementation of the stor­age area, the  pixels  mostly are equipped with microlenses, which  focus  the light to the  pixels active area.
RollingShutter2.1.2.2.
Reset Pointer
Readout Pointer
Pixels of Frame
(n-1)
– will be deleted
Currently exposed pixels (Frame
(n)
)
Read out pixels of current Frame (Frame
(n)
)
Rolling shutter means that –  in  contrast  to  the  global  shutter  – not the whole sensor is  exposed at once, but single portions  successively. It  is  said  the  shutter "rolls"  over  the 
sensor�
For Baumer EXG cameras with rolling shutter this means two pointers are "rolling" across  the sensor:
First, the reset pointer deletes any information of former exposures stored within the  pixels (Frame
(n-1)
). After that the pixels are empty and restart collecting information 
from incoming light – the new exposure (Frame
(n)
) begins.
Once a predened interval – the exposure time t
exposure
 – is elapsed, the readout  pointer rolls across the sensor and the information of the pixels is read out. For example: On Baumer EXG50, the pass of a pointer lasts approx. 72 msec  ▪ (t
Full Frame
).
Due to technical issues of rolling shutter, a ash control depending on the  exposure time does  not  make sense. Such cameras should  be used in a  continuously illuminated environment.
◄Figure5
Structure of an imaging  sensor with global shut­ter (interline).
◄Figure6
Operating mode of a  rolling shutter.
8
Timings2.2.
The image acquisition consists of two seperate, successively processed components.
Exposing the pixels on the photosensitive surface of the sensor is only the rst part of the  image acquisition. After completion of the rst step, the pixels are read out.
Thereby the exposure time (t
exposure
) can be adjusted by the user, however, the time need-
ed for the readout (t
readout
) is given by the particular sensor and used image format.
Baumer  cameras  can  be  operated  with  two  modes,  the  Free  Running  Mode  and  the  Trigger Mode.
The cameras can be operated non-overlapped
*)
 or overlapped. Depending on the mode 
used, and the combination of exposure and readout time:
Non-overlappedOperation OverlappedOperation
Here the time intervals are long enough  to process exposure and readout succes­sively.
In this operation the exposure of a frame  (n+1) takes place during the readout of  frame (n).
Exposure
Readout
Exposure
Readout
Due  to  the differing CMOS  sensor  models installed  to  the Baumer  EXG  cameras, the  operation modes are subdevided into the respective camera models.
2.2.1. FreeRunningMode
In the "Free Running" mode the camera records images permanently and sends them to  the PC. In order to achieve an optimal (with regard to the adjusted exposure time t
exposure
and image format) the camera is operated overlapped.
In case of exposure times equal to / less than the readout time (t
exposure
 ≤ t
readout
), the maxi­mum frame rate  is  provided  for  the  image format  used. For  longer exposure  times the  frame rate of the camera is reduced.
EXG03/EXG03c2.2.1.1.
Exposure
Readout
Flash
t
exposure(n)
t
flash(n)
t
flashdelay
t
flash(n+1)
t
readout(n+1)
t
readout(n)
t
exposure(n+1)
t
ash
 = t
exposure
*) Non-overlapped means the same as sequential.
Imageparameters:
Offset Gain
Mode
Partial Scan
Timings:
A - exposure time frame (n) effective B - image parameters frame (n) effective C - exposure time frame (n+1) effective D - image parameters frame (n+1) effective
9
EXG502.2.1.2.
Sensor Reset
Sensor Readout
t
Full Frame
t
exposure(n)
t
exposure(n+1)
t
delay
t
Full Frame
Timing Value
t
Full Frame
71.66 msec
t
exposure
4 µsec ��� 1 sec
TriggerMode2.2.2.
After a specied external event (trigger) has occurred, image acquisition is started.
EXG03/EXG03c2.2.2.1.
Exposure
Readout
t
exposure(n)
t
readout(n+1)
t
readout(n)
t
exposure(n+1)
t
triggerdelay
t
min
Trigger
Flash
t
flash(n)
t
flashdelay
t
flash(n+1)
TriggerReady
t
notready
10
EXG502.2.2.2.
Sensor Reset
Sensor Readout
t
Full Frame
t
triggerdelay
t
min
Trigger
t
Full Frame
t
exposure
t
delay
Imageparameters:
Offset Gain
Mode
Partial Scan
Timings:
A - exposure time frame (n) effective B - image parameters frame (n) effective
11
2.3. Process-andDataInterface
2.3.1. Pin-AssignmentGigabitEthernetInterface
8P8C mod jack
1 8
1 (gn/wh) MX1+
2 (gn) MX1-
3 (og/wh) MX2+
4 (bu) MX3+
5 (bu/wh) MX3-
6 (og) MX2-
7 (bn/wh) MX4+
8 (bn) MX4-
2.3.2. Pin-AssignmentPowerSupplyandDigitalIOs
M8/3pins M8/4pins
1
4
3
1
2
4
3
1 (bn) Power V
CC
1 (bn) TrigIN+
3 (bu) GND 2 (wh) TrigIN-
4 (bk) NC 3 (bu) Flash
out
4 (bk) U
ext
2.3.3. LEDSignaling
1
2
LED Signal Meaning
1
green Power on
yellow Readout active
2
green Link active
green ash Receiving
yellow Transmitting
yellow / red ash Receiving and Transmitting
◄Figure7
LED positions on Baumer EXG  cameras.
12
2.4. EnvironmentalRequirements
2.4.1. TemperatureandHumidityRange
*)
Temperature
Storage temperature -10°C ... +70°C ( +14°F ... +158°F)
Operating temperature* +5°C ... +50°C (+41°F ... +122°F)
Housing temperature
**)***)
max. +50°C (+122°F)
* For environmental temperatures ranging from (value A) to (value B), please pay atten­tion to the max. housing temperature. The values are listed in the table below:
CameraType ValueA Value B
Monochrome
EXG03 +25°C (+77°F) +50°C (+122°F)
EXG50 +25°C (+77°F) +50°C (+122°F)
Color
EXG03c +25°C (+77°F) +50°C (+122°F)
Humidity
Storage and Operating Humidity 10% ��� 90%
Non-condensing
T
2.4.2. HeatTransmission
It is very important to provide adequate dissipation of heat, to ensure that the temperature  does not reach or exceed +50°C (+122°F). As there are numerous possibilities for instal­lation, Baumer do not speciy a specic method for proper heat dissipation, but suggest  the following principles:
operate the cameras only in mounted condition mounting in combination with forced convection may provide proper heat dissipation
*)  Please refer to the respective data sheet. **)  Measured at temperature measurement point (T). ***)  Housing temperature is limited by sensor specications.
Figure8►
Temperature measure­ment points of Baumer  EXG cameras
13
3. Software
3.1. Baumer-GAPI
Baumer-GAPI stands for Baumer “Generic Application Programming Interface”. With this  API Baumer  provides an interface for optimal integration and control of Baumer Gigabit  Ethernet (GigE) and Baumer FireWire™ (IEEE1394) cameras. 
This software interface allows changing to other camera models or interfaces. It also al­lows the simultaneous operation of Baumer cameras with Gigabit Ethernet and FireWire™  interfaces. 
This GAPI supports both Windows
®
 (XP and Vista) and Linux® (from Kernel 2.6.x) operat­ing systems in 32 bit, as well as in 64 bit. It provides interfaces to several programming  languages, such as C, C++ and the .NET™ Framework on Windows®, as well as Mono 
on Linux® operating systems, which offers the use of other languages, such as e.g. C# or 
VB.NET.
3.2. 3rdPartySoftware
Strict compliance with the Gen<I>Cam™ standard  allows Baumer to offer the use of 3rd Party Software for operation with cameras of the EXG series.
You can nd a current listing of 3
rd
 Party Software, which was tested successfully in com-
bination with Baumer cameras, at http://www.baumer.com
Loading...
+ 29 hidden pages