挑戰(zhàn)：

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

解決方案：

使用 IEEE-1588 精確時間規(guī)程 (PTP) 和 FLIR 相機在幾微秒內(nèi)同步設(shè)備，無需解決方法。將系統(tǒng)同步到通用時基可支持實現(xiàn)最小化抖動和最大化吞吐量的簡化系統(tǒng)設(shè)計。

什么是 IEEE-1588 精確時間規(guī)程 (PTP)？

IEEE-1588 PTP 是一項成熟技術(shù)，可同步啟用 PTP 的以太網(wǎng)設(shè)備（如機器人）、控制系統(tǒng)和組件的內(nèi)部時鐘，從而創(chuàng)建同步的全系統(tǒng)時間戳。此項技術(shù)的開發(fā)根源是需要電氣和電信設(shè)備來同步電網(wǎng)和移動網(wǎng)絡(luò)。

相比于在毫秒范圍內(nèi)運行的網(wǎng)絡(luò)時間規(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)計算可納入同步設(shè)備時鐘的過程中。主設(shè)備將兩個信號發(fā)送到位于 (1) 和 (2) 的從動裝置。然后輔助設(shè)備將信號發(fā)回 (3) 和路徑，延遲經(jīng)計算后應(yīng)用到同步時鐘 (4)。

IEEE-1588 PTP 如何運行？

主設(shè)備（主裝置）和輔助設(shè)備（從動裝置）交換印有時間戳的消息，然后比較這些消息以確定它們之間的路徑延遲。根據(jù)此抵消計算，輔助設(shè)備將調(diào)整其內(nèi)部時鐘以與主設(shè)備同步（見圖 1）。定期同步時鐘以補償偏差可實現(xiàn)長期頻率穩(wěn)定性（見圖 2）。

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

簡單的 IEEE-1588 PTP 實現(xiàn)是怎樣的？

在簡單的 IEEE-1588 PTP 實現(xiàn)中，一些啟用 PTP 的以太網(wǎng)設(shè)備連接到某個交換機，其中一臺設(shè)備充當(dāng)主時鐘。各臺設(shè)備與主時鐘同步，從而在網(wǎng)絡(luò)中建立通用時間。如果沒有設(shè)備充當(dāng)主時鐘，啟用 PTP 的設(shè)備將互相查詢以確定要同步到的時鐘。

如果網(wǎng)絡(luò)需要現(xiàn)實時基，請連接使用 GPS 系統(tǒng)時間信號的最高級時鐘，例如 Trimble Thunderbolt GM100（見圖 3）。

IEEE-1588 PTP 對機器視覺的主要優(yōu)勢是什么？

● 穩(wěn)定系統(tǒng)吞吐量的精確時間戳

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

圖 4：信號抖動

例如，在使用基于傳感器信號的簡單工業(yè)應(yīng)用中，某個零件經(jīng)由傳送帶傳輸、被貼上標(biāo)簽，并且相機會進行檢測以驗證標(biāo)簽。如果標(biāo)簽丟失，系統(tǒng)該如何確定錯誤發(fā)生的位置？可能是該零件到達過晚，錯過了貼標(biāo)簽這一步，也可能是相機啟動過早。在使用 IEEE-1588 PTP 的系統(tǒng)中，過程中的每個操作均會根據(jù)通用時基印上時間戳。這可確定各個事件的精確序列和第一個錯誤的發(fā)生點。

●減少了帶寬和處理開銷

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單維護的簡化系統(tǒng)設(shè)計。IEEE-1588 PTP 還可在無需用戶監(jiān)督超大型復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓撲的情況下可靠運行。

如果您使用 GigE Vision 相機，啟用 PTP 無需更改現(xiàn)有應(yīng)用，因為 GigE Vision 標(biāo)準(zhǔn)支持 IEEE-1588 PTP 時間戳。

●IEEE-1588 PTP 系統(tǒng)是不會過時的

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 和工業(yè) 4.0 將對設(shè)計下一代自動化系統(tǒng)產(chǎn)生深遠影響。IIoT 的目標(biāo)是通過構(gòu)建“智能對象”（如機器人、控制系統(tǒng)、相機和其他傳感器）網(wǎng)絡(luò)和將大數(shù)據(jù)分析用于增強的過程優(yōu)化機制，從而提高效率。每個過程步驟的精確時間戳將是這些網(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的 IIoT 做好準(zhǔn)備。

FLIR 相機如何幫助利用 IEEE-1588 PTP？

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

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

Srinivasan，Seshadhri，以及其他人 “在采用抖動邊界的網(wǎng)絡(luò)自動化系統(tǒng)中確認反應(yīng)時間。” Software Reliability Engineering Workshops (ISSREW)，2014 IEEE International Symposium 于 IEEE, 2014。