DE69608264T2

DE69608264T2 - Maschinensichtsteuersystem

Info

Publication number: DE69608264T2
Application number: DE69608264T
Authority: DE
Inventors: T. Paulsen; W. Tonkin
Original assignee: PPT Vision Inc
Current assignee: Rateze Remote Mgmt LLC
Priority date: 1995-03-24
Filing date: 1996-03-21
Publication date: 2000-09-28
Anticipated expiration: 2016-03-22
Also published as: EP0815688B1; EP0971541A2; WO1996031067A1; AU5317696A; US20020171741A1; EP0815688A1; ATE192892T1; US6084631A; US6061089A; DE69608264D1; EP0971541A3; CA2216171A1

Description

Technisches Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine digitale serielle Hochgeschwindigkeitskommunikation und insbesondere eine digitale Hochgeschwindigkeitskommunikation für Videodatensignale und Steuerung.

Hintergrund der Erfindung

In herkömmlichen Maschinensichtsteuersystemen bzw. maschinellen Bilderkennungskommunikations- und Steuersystemen ist ein Prozessor mit entfernten Vorrichtungen, wie Videokameras verbunden, wobei ein Kabel verwendet wird, das zahlreiche Leiter aufweist. Das Kabel weist mehrere Steuerleitungen zum Steuern von Operationen der Kamera auf. Diese Operationen können das Scharfeinstellen der Kamera, Positionieren der Kamera und das Aufnehmen eines Bildes umfassen. Das Kabel weist auch Daten-, Synchronisations- und Timingleitungen zum Senden von Videosignalen von der Kamera zum Prozessor und zusätzliche Leitungen zur Stromversorgung der Kamera auf.
Es sind verschiedene Steuersysteme verwendet worden, um mehrere Kameras zu steuern. Ein System verwendet mehrere Kameras, wobei jede einen getrennten Kontroller und ein getrenntes Kommunikationskabel benötigt. Es wird unerschwinglich, dieses System zu implementieren, wenn die Anzahl der entfernten Kameras zunimmt. In einem anderen System kann ein Kontroller mit mehr als einer Kamera kommunizieren. Dieses System erfordert es jedoch, daß alle Kameras vom selben Typ sind und daß nur eine Kamera auf einmal ein Bild aufnimmt. Beide dieser Systeme haben Schwierigkeiten, die Geschwindigkeit und Flexibilität zu erzielen, die erforderlich ist, mehrere Kameras gleichzeitig zu steuern und sind in der Anzahl von Kameras begrenzt, die gesteu ert werden können. In einer Produktionsanlage, wo eine Echtzeitsteuerung einer Anzahl unterschiedlicher Vorrichtungen benötigt wird, sind solche herkömmlichen Systeme unpraktisch und häufig unerwünscht kostspielig.
Die Entfernung, um die ein Kontroller und eine Kamera getrennt werden können, wird durch die Kosten und die Betriebseigenschaften des Kabels begrenzt. Ein Kabel, das zahlreiche Leiter aufweist, ist kostspielig zu erwerben, zu installieren und zu unterhalten. Ferner liegen die Ausgangssignale der meisten Videokameras in einem analogen Format vor, das über lange Übertragungskabelentfernungen anfällig für Störungen und Dämpfungsverluste, Verzerrungen, Übersprechen und Nachschwingen ist. Die Kameras müssen daher in der Nähe des Kontrollers angeordnet sein, was die Flexibilität solcher Systeme weiter reduziert. Eine typische maximale Entfernung zwischen einem Kontroller und einer Kamera beträgt annährend 100 Fuß.
Ein weiterer Nachteil herkömmlicher Systeme ist die schlechte Austauschbarkeit unterschiedlicher Kameratypen. Das heißt, da die Kamera mit dem Kontroller mit einem spezifischen Kabel verbunden ist, kann das Austauschen der Kamera ein Kabel einer anderen Konfiguration erfordern. Wenn die neue Kamera ein anderes Kommunikationsformat verwendet, sind weitere Modifikationen am Kontroller erforderlich. Schließlich könnten Betriebseigenschaften, die unter Kameras variieren, wie das horizontale und vertikale Timing nicht leicht aus der Entfernung eingestellt werden.
Aus den oben festgestellten Gründen und aus im folgenden dargelegten Gründen, die Fachleuten beim Lesen und Verstehen der vorliegenden Anmeldung deutlich werden, gibt es in der Technik einen Bedarf nach einer schnellen, flexiblen und preisgünstigen Kommunikation und einem Steuersystem für Videokameras und andere entfernte Vorrichtungen.
Es ist aus US-A-5237408 bekannt, ein Überwachungssystem bereitzustellen, das mehrere Kameras an entfernten Orten verwendet, die mit einem Steuerzentrum verbunden sind, innerhalb dessen digitale Videosignale zum Betrachten oder Aufzeichnen gemultiplext werden.
Es ist aus Cable TV Sessions, Montreux, 10-15. Juni 1993, Nr. SYMP. 18, 11 Juni 1993, Postes; Telephones et Telegraphes Suisses, Seiten 657-672, XPOO0379386, Daniel B et al. "The Use of the Reverse Channels on France Telecom's OG Type Cable Networks" bekannt, ein Telekommunikationskabelnetz bereitzustellen für die Übertragung von Videoüberwachungsdaten, um sie einem Bediener anzuzeigen, und auf Rückkanälen paketierte digitale Steuersignale zu übertragen, die eine andere Betriebsfrequenz verwenden.
Es ist auch aus US5371535 bekannt, ein Telekonferenzsystem bereitzustellen, in dem mehrere Bilder gemultiplext werden, wobei Verzögerungskompensationsschaltungen verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung versucht sich mit Problemen zu befassen, die mit vorhandenen Systemen verbunden sind.
Erfindungsgemäß wird Steuersystem zur Verwendung bei einer Echtzeit-Fernsteuerung von Ferneinheiten (106) in einer Fertigungsumgebung offenbart mit:
mehreren Videokameras, die als Reaktion auf Kamera-Steuersignale betriebsfähig sind, Videosignale von jeweiligen entfernten Orten zu übertragen;
Auslöseeinrichtungen, die an den entfernten Orten betriebsfähig sind, Auslösesignale zum Einleiten einer Bilderfassung durch die jeweiligen Videokameras zu erzeugen;
einem Hauptprozessor, der betriebsfähig ist, die Videosignale zu empfangen, um eine maschinelle Bilderkennungsanalyse dersel ben durchzuführen, und durch Erzeugen von Vorrichtungssteuersignalen zum Steuern mindestens einer Ferneinheit an einem jeweiligen entfernten Ort zu reagieren;
und Kommunikationseinrichtungen, die betriebsfähig sind, eine doppelseitige Datenkommunikation zwischen dem Hauptprozessor und den entfernten Orten zur Übertragung der Videosignale, der Vorrichtungssteuersignale und der Auslösesignale bereitzustellen;
dadurch gekennzeichnet, daß die Kommunikationseinrichtungen eine digitale serielle Kommunikationsverbindung aufweisen, die betriebsfähig ist, digitale Videodatenpakete, die repräsentativ für die Videosignale sind, und Steuerpakete, die repräsentativ für die Vorrichtungssteuersignale, die Kamera-Steuersignale und die Auslösesignale sind, zu übertragen.
Es wird auch ein Verfahren gemäß Anspruch 23 offenbart.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Kommunikations- und Steuersystem beschrieben, das eine Echtzeit-Zweirichtungskommunikation und Steuerung von mehreren entfernten Vorrichtungen, wie Videokameras bereitstellt.
Die Ausführungsform stellt eine digitale serielle Hochgeschwindigkeitskommunikation und ein Steuersystem und entsprechende Verfahren zum Betrieb zur Verwendung in maschinellen Bilderkennungssystemen bereit. Das System gestattet eine Echtzeitfernsteuerung von Kameras und anderen Eingabe/Ausgabevorrichtungen. Die digitale Übertragung von Videodaten kann eine Datenfehlerprüfung aufweisen und weist eine größere Störfestigkeit als herkömmliche Systeme auf. Das System verwendet einfachere, kostengünstiger Kabel, erhöht die Entfernung zwischen den Ferneinheiten und einem Hauptprozessor, gestattet ein einfaches Mischen von Kameratypen und stellt die Option bereit, das System durch Hinzufügen zusätzlicher sekundärer Netzknoten und Kameras zu erweitern. Die Verwendung des System vereinfacht den Hauptprozessor und gestattet die gleichzeitige Erfassung von Bildern von mehreren entfernten Videokameras. Das System gestattet es, daß mehrere Ferneinheiten mit einem Hauptprozessor entweder mit oder ohne einen zwischengeschalteten Kommunikationsnetzknoten kommunizieren. Die Ferneinheiten können Videokameras sein, die Digitalsignale übertragen. Videokameras, die analoge Signale übertragen, können verwendet werden, vorausgesetzt, es wird auch ein zwischengeschalteter Kommunikationsnetzknoten verwendet.
Insbesondere beschreibt die bevorzugte Ausführungsform ein Bilderkennungssteuersystem, das serielle Zweirichtungshochgeschwindigkeits-Digitalübertragungen verwendet. Das System weist auf: einen Hauptprozessor zum Empfangen und Übertragen gepackter digitaler Daten oder Steuersignale, einen primären Kommunikationsnetzknoten, der eine erste Schnittstelle und mehrere zweite Schnittstellen aufweist, wobei die erste Schnittstelle mit dem Hauptprozessor durch einen seriellen Kommunikationsbus verbunden ist, und mehrere entfernte Videokameras, die eine dritte Schnittstelle aufweisen, die mit einer der zweiten Schnittstellen verbunden ist. Die dritte Schnittstelle weist einen Sender zum Senden gepackter digitaler Daten oder Steuersignale und einen Empfänger zum Empfangen gepackter Digitalsignale auf. Der primäre Kommunikationsnetzknoten verwaltet die Kommunikationen zwischen den entfernten Videokameras und dem Hauptprozessor und reagiert auf eine Prioritätskommunikationen. In einer alternativen Ausführungsform ist mindestens eine entfernte Eingabe/Ausgabe-Einheit mit einer der zweiten Schnittstellen verbunden, was es dem Hauptprozessor gestattet, mit jeder Vielzahl von entfernten Vorrichtungen zu kommunizieren.
In einer weiteren Ausführungsform ist mindestens ein sekundärer Kommunikationsnetzknoten mit dem primären Kommunikationsnetzknoten zur Verwaltung der Kommunikationen zwischen dem primären Kommunikationsnetzknoten und zusätzlichen entfernten Videokameras verbunden.
Die gepackten digitalen Videodatensignale weisen einen Quelladreßcode zum Identifizieren eines Adreßursprungs des digitalen Videodatensignals, einen Zieladreßcode, der ein Endadreßziel des digitalen Videodatensignal identifiziert, einen Prioritätscode, der eine Priorität der Übertragung identifiziert, und digitale Videodaten auf. Die digitalen Videodatensignale können ferner einen Datenfehlerdetektionscode zum Detektieren von Fehlern in den digitalen Videodaten und einen Geräteidentifikationscode, um einen Videokameratyp zu identifizieren, von dem die Übertragung ausgeht, aufweisen.
Die gepackten digitalen Steuersignale weisen einen Quelladreßcode zum Identifizieren eines Adreßursprungs des digitalen Steuersignals, einen Zieladreßcode, der ein Endadreßziel des digitalen Steuersignals identifiziert, einen Prioritätscode, der eine Priorität der Übertragung identifiziert, und digitale Steuerkommandos auf.
In noch einer weiteren Ausführungsform weist ein Bilderkennungssteuersystem, das serielle Zweirichtungshochgeschwindigkeits-Digitalübertragungen verwendet, einen Hauptprozessor, Kommunikationsnetzknoten und mehrere Ferneinheiten auf. Der Hauptprozessor weist einen Empfänger zum Empfangen gepackter Digitalsignale, die einen Anfangsblock und entweder digitale Daten oder Steuersignale aufweisen, einen Speicher zum Speichern der empfangenen Digitalsignale und einen Sender zum Senden gepackter serieller Digitalsignale auf. Der Kommunikationsnetzknoten verteilt mindestens Übertragungen zwischen dem Hauptprozessor und mehreren entfernten Videokameras. Der Netzknoten weist eine Hauptprozessor-Schnittstelle auf, die mit dem Hauptprozessor verbunden ist, zum Kommunizieren mit dem Hauptprozessor und mehrere entfernte Videokameraschnittstellen, die mit den mehreren entfernten Videokameras verbunden sind, zur Kommunikation mit den mehreren entfernten Videokameras. Eine Kommunikationsnetzknoten-Schnittstelle ist an jeder der entfernten Videokameras zur Kommunikation mit dem Kommunikationsnetzknoten angeordnet. Eine weitere Ausführungsform beschreibt ein digitales Kommunikationssystem, das mindestens eine Kamera und einen Prozessor aufweist.
Eine andere Ausführungsform beschreibt ein Verfahren zur Zweirichtungskommunikation in einem Bilderkennungssteuersystem zwischen mehreren entfernten Videokameras und einem Hauptprozessor. Das Verfahren weist die Schritte auf: serielles Übertragen digitaler Signalpakete, die digitale Daten oder Steuersignale und einen ersten Anfangsblock aufweisen, von den entfernten Videokameras zu einem Kommunikationsnetzknoten, Verwenden des Kommunikationsnetzknotens, Multiplexen der digitalen Signalpakete aus den entfernten Videokameras, Auswerten einer Zieladreßidentifizierung, die im ersten Anfangsblock enthalten ist, und Übertragen mindestens einiger der digitalen Signalpakete zum Hauptprozessor, serielles Übertragen digitaler Signalpakete, die einen zweiten Anfangsblock aufweisen, vom Hauptprozessor zum Kommunikationsnetzknoten, und Verwenden des Kommunikationsnetzknotens, Auswerten einer Zieladreßidentifizierung, die im zweiten Anfangsblock enthalten ist, und Übertragen mindestens einiger der Pakete zu mindestens einer der entfernten Videokameras.
Noch eine weitere Ausführungsform weist die Schritte auf: Übertragen eines digitalen Prioritätssignalpakets, das einen Anfangsblock aufweist, der eine Prioritätsidentifizierung von einer Kamera aufweist, zum Kommunikationsnetzknoten, Unterbrechen eines digitalen Signalpakets, das durch den Kommunikationsnetzknoten zum Hauptprozessor übertragen wird, als Reaktion auf das digitale Prioritätssignalpaket und Übertragen des digitalen Prioritätssignalpakets vom Kommunikationsnetzknoten zum Hauptprozessor, und Vollenden der Übertragung des unterbrochenen digitalen Signalpakets.
Eine weitere Ausführungsform weist ein Kommunikationsprotokoll für Übertragungen zwischen mehreren entfernten Videokameras und einem Hauptprozessor auf. Das Protokoll weist auf: einen Beginncode, der einen Beginn einer Übertragung anzeigt, eine Quelladresse, die eine Adresse des Übertragungsursprungs anzeigt, eine Zieladresse, die ein Ziel der Übertragung anzeigt, einen Prioritätscode, der eine Priorität der Übertragung anzeigt, Daten- oder Steuercodes und einen Endcode, der das Ende der Übertragung anzeigt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild des digitalen seriellen Verbindungssystems der vorliegenden Erfindung, das einen Hauptprozessor, Kommunikationsnetzknoten und Ferneinheiten aufweist;
Fig. 2 ist eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die einen Hauptprozessor und eine Ferneinheit aufweist,
Fig. 3 ist ein detaillierteres Schaltbild der Fig. 1,
Fig. 4 veranschaulicht eine typische Kommunikation vom Kommunikationsnetzknoten zum Hauptprozessor der Fig. 1;
Fig. 5 ist ein Blockschaltbild eines Hauptkontrollers des Hauptprozessors der Fig. 1:
Fig. 6 ist ein detailliertes Blockschaltbild eines feldpro grammierbaren Gate-Array- (FPGA-) Kontrollers des Hauptkontrollers in Fig. 5;
Fig. 7 ist ein Blockschaltbild der Hauptprozessor-Schnittstelle des Kommunikationsnetzknotens der Fig. 1;
Fig. 8 ist ein detailliertes Blockschaltbild eines FPGA-Kontrollers der Schnittstelle in Fig. 7;
Fig. 9 ist ein Blockschaltbild der Ferneinheiten-Schnittstelle des Kommunikationsnetzknotens der Fig. 1;
Fig. 10 ist ein detailliertes Blockschaltbild eines FPGA-Kontrollers der Schnittstelle in Fig. 9;
Fig. 11 ist ein Blockschaltbild der Schnittstelle einer entfernten Kamera der Fig. 1;
Fig. 12 ist ein detailliertes Blockschaltbild eines FPGA-Kontrollers der Schnittstelle in Fig. 11;
Fig. 13 ist eine Sternkonfiguration einer Anzahl entfernter Kameras und eines Kommunikationsnetzknotens der vorliegenden Erfindung;
Fig. 14 ist eine Zweirichtungs-Prioritätsverkettungskonfiguration einer Anzahl entfernter Kameras und eines Kommunikationsnetzknotens der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 15 ist eine Einrichtungs-Prioritätsverkettungskonfiguration einer Anzahl entfernter Kameras und eines Kommunikationsnetzknotens der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

In der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform wird auf die beigefügten Zeichnungen bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische bevorzugte Ausführungsformen gezeigt werden, in der die Erfindungen praktiziert werden können. Diese Ausführungsformen werden ausreichend detailliert beschrieben, um es Fachleuten zu ermöglichen, die Erfindung zu praktizieren, und es ist zu verstehen, daß andere Ausführungsformen genutzt werden können und daß logische, mechanische und elektrische Veränderungen vorgenommen werden können, ohne den Geist und den Rahmen der vorliegenden Erfindungen zu verlassen. Die folgende detaillierte Beschreibung ist daher nicht in einem beschränkenden Sinne aufzufassen, und der Rahmen der vorliegenden Erfindungen wird nur durch die beigefügten Ansprüche definiert.
Die digitale serielle Verbindung (DSL) der vorliegenden Erfindung ist ein Bilderkennungssteuersystem, das einen seriellen Zweirichtungs-Kommunikationensbus zum Senden digitaler Daten und Steuersignale zwischen entfernten Videokameras und einem Hauptprozessor aufweist. Die digitalen Videodaten können durch den Hauptprozessor verwendet werden, um eine Reaktion zu erzeugen, die auf dem Inhalt der Videodaten beruht. Das heißt, der Hauptprozessor kann eine Einrichtung zum Analysieren der Videodaten aufweisen, so daß die DSL in einem maschinellen Bilderkennungs- oder Bildverabeitungssystem arbeiten kann.
In der bevorzugten Ausführungsform, die in Fig. 1 gezeigt wird, weist das DSL-System einen Hauptprozessor 100 und Ferneinheiten 102, 106 auf, die mit dem Hauptprozessor durch einen primären Kommunikationsnetzknoten 104 verbunden sind. Die Ferneinheiten können Videokameras 102 oder Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen, wie Sensoren, Steuerungen oder Blitzlichter sein, die allgemein als Ferneinheiten 106 bezeichnet werden. Es werden andere Ferneinheiten erwogen, die Personalcomputer, Vorrichtungen, die mit RS232 angeschlossen sind, programmierbare Logikkontroller und industrielle Steuernetze einschließen, jedoch nicht auf sie beschränkt sind. Es wird zu verstehen sein, daß jede Ferneinheit, die fähig ist, Signale zu empfangen und Ausgangssignale zu erzeugen, im vorliegenden System verwendet werden kann. Der primäre Netzknoten 104 kann auch mit einem oder mehreren sekundären Netzknoten 108 kommunizieren. Die sekundären Netzknoten arbeiten in einer ähnlichen Weise wie der primären Netzknoten und sind mit zusätzlichen Ferneinheiten verbunden, um dadurch sowohl die Gesamtleistungsfähigkeit des Systems der Ferneinheiten als auch die Entfernung zwischen Ferneinheiten und dem Hauptprozessor zu erhöhen. Entfernungen von bis zu 250 Fuß können unter Verwendung von kostengünstigen verdrillten Doppelleitungen zwischen einem primären Netzknoten und entweder einem sekundären Netzknoten oder einer Ferneinheit erzielt werden. Diese Entfernung kann durch Verwendung von kostspieligeren Verbindungen, wie Lichtleiter-Leitungen, beträchtlich erhöht werden. Der primäre Netzknoten multiplext Daten aus den Ferneinheiten und sekundären Netzknoten zu einem seriellen Datenstrom, der mit dem Hauptprozessor 100 über eine Kommunikationsverbindung 101 verbunden ist. Der primäre Netzknoten verteilt und verarbeitet auch die Daten, die vom Hauptprozessor zur passenden Ferneinheit übertragen werden.
Die Kommunikationsverbindung 101 zwischen dem Hauptprozessor 100 und den primären Netzknoten 104 besteht vorzugsweise aus zwei verdrillten Doppelleitungen, wobei eine Doppelleitung für Übertragungen vom Hauptprozessor zu den primären Netzknoten verwendet wird, und die andere Doppelleitung verwendet wird, um vom primären Netzknoten zum Hauptprozessor zu übertragen. Alternativ können auch Lichtleiter, Koaxialkabel oder andere Kommunikationsmedien, wie Funkübertragungen für die Kommunikationsverbindung verwendet werden. Der Verwendung von zwei getrennten Datenwegen gestattet eine unabhängige und gleichzeitige Kommunikation in jede Richtung, wodurch die Option bereitgestellt wird, eine Kamera zu steuern, während das Videosignal überwacht wird, das durch jene Kamera übertragen wird. Alter nativ kann eine solche Duplexkommunikation mit Frequenzmultiplexen oder anderen solchen Techniken erzielt werden.
In einer alternativen Ausführungsform, wo nur eine Ferneinheit verwendet wird, wie in Fig. 2 gezeigt, kann eine Ferneinheit, z. B. eine Kamera 102, direkt mit einem Hauptkontroller 110 des Hauptprozessors 100 verbunden sein. Die Kommunikationsverbindung 114 weist in dieser Konfiguration zwei verdrillte Doppelleitungen, eine Doppelleitung für jede Kommunikationsrichtung und ein Paar Stromversorgungsleitungen (oder eine Kommunikationsverbindung für eine andere Art Ferneinheit), um digitale Videosignale aus der Kamera und Steuersignale aus dem Hauptprozessor auszutauschen.
Bezugnehmend auf Fig. 3, wird die bevorzugte Ausführungsform in weiteren Details gezeigt. Der Hauptprozessor 100 weist einen Hauptkontroller 110 auf zum Senden von Daten zum primären Netzknoten und Empfangen von Daten, die durch den primären Netzknoten über die Verbindung 101 übertragen werden. Der primäre Netzknoten 104 weist eine Hauptkontroller-Schnittstellenschaltung 118 zum Senden von Daten an den Hauptprozessor und Empfangen von Daten vom Hauptprozessor auf. Mehrere Ferneinheiten-Schnittstellenschaltungen 120 verbinden die Ferneinheiten 102, 106 und die sekundären Netzknoten 108 mit dem primären Netzknoten 104. Jede entfernte Kamera weist eine Schnittstellenschaltung 112 auf zum Verarbeiten von Daten, die an einen Netzknoten gesendet werden und von ihm empfangen werden. Eine Direkt-Eingabe/Ausgabe-Vorrichtung 122 kann mit dem Netzknoten 104 direkt kommunizieren, ohne eine serielle Hochgeschwindigkeitsverbindung zu verwenden. Diese I/O-Vorrichtungen können Daten direkt an den Netzknoten liefern, die dann verwendet werden können oder über die DSL gesendet werden können.
Die sekundären Netzknoten 108 sind darin zum primären Netz knoten ähnlich, daß sie eine Schnittstellenschaltung 118 zur Kommunikation mit dem primären Netzknoten 104 und den Ferneinheiten-Schnittstellenschaltungen 120 zur Kommunikation mit den Ferneinheiten aufweisen. Bevor die Schnittstellenschaltungen des Hauptprozessors 100, der primären Netzknoten 104 und die Ferneinheiten beschrieben werden, wird das Protokoll digitaler serieller Übertragungen im System beschrieben.

Kommunikationsprotokoll

Bezugnehmend auf Fig. 4, werden Daten zwischen dem primären Netzknoten, dem Hauptprozessor und den entfernten Vorrichtungen unter Verwendung zweier unterschiedlicher Formate ausgetauscht; einem Steuerpaket und einem Datenpaket. Das Steuerpaket ist eine Übertragung mit fester Länge, die verwendet wird, um Steuerdaten zu liefern. Diese Steuerdaten können Steuerinformationen vom Hauptprozessor enthalten, die auf eine Ferneinheit gerichtet ist, um zum Beispiel eine Videokamera zu steuern. Das Steuerpaket kann verwendet werden, um Betriebsmerkmale der Videokamera, wie Verstärkung, Versatz, Verschlußgeschwindigkeit, Zoom, Scharfeinstellung und Irisblendenöffnung zu steuern. Das Steuerpaket kann auch Anforderungen von einer Ferneinheit nach einen besonderen Dienst enthalten, zum Beispiel kann eine Kamera anfordern, daß ein Blitzlicht aktiviert wird, um dabei zu unterstützen, ein Videobild zu erhalten. Das Steuerpaket ist vorzugsweise 81 Bits lang, wobei es neun Bytes (Bits 1-8) und ein angehängtes neuntes Bit aufweist, wie in Tabelle 1 gezeigt.

Tabelle 1

Bit 9 Bits 8-1

1 Start des Steuerpakets
0 Quelladresse
0 Zieladresse
0 (1 Bit) Prioritätscode/ (7 Bit) Vorrichtungstyp
0 (3 Bit) Reserve / (5 Bit) Datentyp
0 Datentypindex
0 Echtzeittakt (unteres Byte)
0 Echtzeittakt (oberes Byte)
1 Ende des Steuerpakets
Das neunte Bit wird als ein Signalisierungsbit verwendet, um die Übertragung von Steuercodes zu identifizieren. Eine logische 1 zeigt an, daß ein Steuercode im begleitenden Byte enthalten ist. Der Start des Steuerpakets wird durch einen eindeutigen Identifizierungssteuercode angezeigt, der verwendet wird, um den Empfänger zu benachrichtigen, daß ein Steuerpaket gesendet wird. Eine andere eindeutige Identifizierung kann verwendet werden, um eine Prioritätsübertragung anzuzeigen, wie unten detaillierter beschrieben wird. Das heißt, eine Prioritätsübertragung und eine Übertragung mit üblicher Priorität würden unterschiedliche "Start des Steuerpakets"-Anzeiger aufweisen. Das zweite Byte des Steuerpakets enthält die Adresse der ursprünglichen Übertragungsquelle des Steuerpakets und das dritte Byte enthält die Adresse des Endziels des Pakets. Ein Ein-Bit-Prioritätscode ist im vierten Byte des Steuerpakets enthalten, um die Priorität der Kommunikation anzuzeigen. Wenn das Prioritätsbit eine logische 1 ist, weist die Kommunikation eine hohe Priorität auf, und eine logische 0 zeigt eine niedrige Priorität an. Die übrigen sieben Bits des vierten Bytes werden verwendet, um den Typ der Vorrichtung zu identifizieren, die Daten überträgt, zum Beispiel eine Digitalkamera, einen Linienabtaster oder eine I/O-Vorrichtung. Das nächste Byte enthält fünf Bits, die den Steuertyp identifizieren, der gesendet wird, zum Beispiel eine Kamerasteuerung. Drei Reservebits sind ebenfalls in diesem Byte enthalten. Das Datentyp-Indexbyte liefert eine detaillierte Beschreibung des gewünschten Steuerprozesses. Wenn der Datentyp eine Kamerasteuerung anzeigt, kann der Datentypindex verwendet werden, die Kamera rückzusetzen, die Kamera auszulösen oder die Übertragung von Videodaten zu starten und zu stoppen. Der Datentyp und Datentypindex können als eine Kategorie bzw. eine Unterkategorie betrachtet werden, wodurch eine Einrichtung bereitgestellt wird, um eine große Zahl von Steuerkommandos und Anforderungen zu übertragen. Der Echtzeittakt ist ein 16-Bit-Wort, das in zwei Bytes enthalten ist und verwendet wird, um die Zeit zu identifizieren, zu der die Übertragung begonnen wurde. Der Echtzeittakt kann verwendet werden, um die Effizienz des DSL-Systems durch Verfolgen der abgelaufenen Zeit zwischen Sendung und Empfang zu überwachen. Das letzte Byte ist ein eindeutiger Steuercode, um das Ende der Steuerpaketübertragung zu identifizieren.
Das zweite Kommunikationsformat, ein Datenpaket, wird verwendet, um Daten variabler Länge von der Übertragungsvorrichtung zu liefern. Bei einer Übertragung, die von einer Ferneinheit ausgeht, wie einer Videokamera, sind die Daten vorzugsweise ein Videobild. Alternativ sind bei einer Übertragung, die vom Hauptprozessor ausgeht, die Daten vorzugsweise Informationen, die von einer Ferneinheit benötigt werden. Das Datenpaket kann bis zu 2048 Byte Daten zusätzlich zu 12 Byte Steuerinformationen enthalten. Das Datenpaketformat wird in Tabelle 2 dargestellt.

Tabelle 2

Bit 9 Bits 8-1

1 Start des Datenpakets
0 Quelladresse
0 Zieladresse
0 Priorität (1 Bit) / Vorrichtungstyp (7 Bit)
0 Datentyp (5 Bit) / Datenlänge (3 Bit)
0 Untere 8 Bit der Datenlänge
0 Echtzeittakt (unteres Byte)
0 Echtzeittakt (oberes Byte)
1 Start der Daten
0 Daten 1 ... 2048 Bytes
1 Ende der Daten
0 Zyklische Blockprüfung (unteres Byte)
0 Zyklische Blockprüfung (oberes Byte)
1 Ende des Datenpakets.
Die ersten vier Bytes des Datenpaket sind ähnlich zu den ersten vier Byte des Steuerpakets. Wie bei den Steuerübertragungen kann eine getrennte eindeutige Identifizierung verwendet werden, um eine Prioritätsübertragung anzuzeigen. Daher würden eine Prioritätsübertragung und eine Übertragung mit üblicher Priorität unterschiedliche "Start des Datenpakets"-Anzeiger aufweisen. Die drei Reservebits des vierten Bytes im Steuerpaket werden im Datenpaket als die oberen drei Bits eines 11-Bit- Wortes verwendet, das verwendet wird, um die Länge der Daten anzuzeigen, die gesendet werden. Das neunte Bit des Datenpakets markiert die Übertragung eines Steuercodes mit einer logischen 1. Das neunte Bit und ein eindeutiger Steuercode werden verwendet, um den Beginn der Datenübertragung anzuzeigen. Die Daten übertragung kann von einem Byte bis zu 2048 Byte variieren. Die Länge der Übertragung ist in erster Linie vom Typ der sendenden Vorrichtung abhängig. Das heißt, wie in Fig. 4 zu sehen ist, Standard-RS-170-Video und Doppelgeschwindigkeitsvideo übetragen unterschiedliche lange Datenpakete als Ergebnis der Auflösung des Videobildes, das durch jeden Videokameratyp eingefangen wird. Anschließend an die Datenübertragung werden das neunte Bit und ein eindeutiger Steuercode verwendet, um das Ende der Datenübertragung anzuzeigen. Zwei Bytes werden für eine zyklische Blockprüfung (CRC) verwendet. Das letzte Byte enthält einen eindeutigen Steuercode, um das Ende der Datenpaketübertragung zu signalisieren.
Um eine fehlerhafte Verarbeitung von Sendungen von einer Ferneinheit zu vermeiden, kann das neunte Bit und ein eindeutiger 'außer Betrieb'-Code von der Ferneinheit gesendet werden, der anzeigt, daß die Einheit keine gültigen Signale sendet. Dieser Code gestattet es daher, daß eine Ferneinheit aufhört, gültige Signale zu senden, ohne den Empfänger zu verwirren. Wenn ein Empfänger den Außer-Betrieb-Code empfängt, bleibt er in einem Haltezustand, wobei er darauf wartet, daß der Außer- Betrieb-Code endet und gültige Signale fortfahren.
CRC ist eine Standard-Datenkommunikations-Fehlerdetektionstechnik, die die Erzeugung eines Codes bei der Sendung und die zweite Erzeugung des Codes am Empfänger, der die gesendeten Daten verwendet beinhaltet. Der Empfänger vergleicht die gesendete CRC und die zweite erzeugte CRC, um festzustellen, ob ein Fehler aufgetreten ist. Eine weitere Beschreibung der CRC kann im Cypress Semiconductor Applications Hand Book (April 1994) bis 5-105 gefunden werden. Es wird durch einen Fachmann zu verstehen sein, daß alternative Fehlerdetektions- und Korrekturtechniken verwendet werden können.
Das Prioritätsbit beider Pakete kann verwendet werden, um dringende Übertragungen über die DSL zu senden. Der primäre Netzknoten multiplext Übertragungen typischerweise auf einer First-in-first-out-Grundlage. Wenn jedoch ein Prioritätspaket an den Netzknoten gesendet wird, wird der Netzknoten das Paket in ein gegenwärtig gesendetes Paket einfügen. Der Empfangsschaltungskomplex wird auf das neunte Bitsignal und die eindeutigen Identifizierungscodes triggern, um das Prioritätspaket zurückzugewinnen, ohne irgendwelche Daten aus dem gegenwärtig gesendeten Paket zu verpassen. Wie in Fig. 4 dargestellt, wird während der Übertragung eines RS-170-Farbvideodatenpakets die Übertragung unterbrochen, und ein Prioritätssteuerpaket wird in den Datenstrom eingefügt, nach dem das verbleibende Datenpaket gesendet wird. Es kann daher eine Echtzeitsteuerung der entfernten Vorrichtungen erreicht werden. Um den Empfangsschaltungskomplex beim Detektieren des Vorhandenseins eines Prioritätspakets zu unterstützen, können das Steuerpaketstartbyte und der Datenpaketstart verwendet werden, um die Übertragung eines Prioritätspaket anzuzeigen, wie oben beschrieben.
Tabelle 3 stellt ein alternatives Steuerpaket dar, das die Prioritätsbits beseitigt. Alle Steuerpakete werden daher als Prioritätssteuerpakete behandelt. Der Start der Steuerpaketidentifikation kann jedoch dazu verwendet werden, Superprioritätspakete zu identifizieren, falls notwendig. Zwei CRC-Bytes sind zum Steuerpaket hinzugefügt worden, um eine bessere Fehlerprüfung zu erlauben. Tabelle 4 ist ein alternatives Datenpaket.

Tabelle 3

Bit 9 Bits 8-1

1 Start des Steuerpakets
0 Zieladresse
0 (5 Bit) Datentyp/(3 Bit) Reserve
0 Datentypindex
0 Echtzeittakt (oberes Byte)
0 Echtzeittakt (unteres Byte)
0 Quelladresse
0 CRC (oberes Byte)
0 CRC (unteres Byte)
1 Ende des Steuerpakets

Tabelle 4

Bit 9 Bits 8-1

1 Start des Datenpakets
0 Zieladresse
0 Datentyp (5 Bit) / Datenlänge (3 Bit)
0 Anzahl der Datenbytes
0 Echtzeittakt (oberes Byte)
0 Echtzeittakt (unteres Byte)
0 Quelladresse
1 Start der Daten
0 Daten 2 ... 2048 Bytes
1 Ende der Daten
0 Zyklische Blockprüfung (oberes Byte)
0 Zyklische Blockprüfung (unteres Byte)
1 Ende des Datenpakets.
Tabelle 5 stellt ein kurzes Datenpaket dar, das es erlaubt, kleine Datenmengen zu senden. Die Daten sind auf 16 Byte begrenzt. Das kurze Datenpaket kann zum Senden von Eingabe/Ausgabe-Daten, Konfigurationsdaten oder Statusdaten nützlich sein.

Tabelle 5

Bit 9 Bits 8-1

1 Start der Datenpakets
0 Zieladresse
0 Datentyp (5 Bit) 1 Datenlänge (3 Bit)
0 Anzahl der Datenbytes
0 Echtzeittakt (oberes Byte)
0 Echtzeittakt (unteres Byte)
0 Quelladresse
1 Start der Daten
0 Daten 2 ... 16 Bytes
1 Ende der Daten
0 Zyklische Blockprüfung (oberes Byte)
0 Zyklische Blockprüfung (unteres Byte)
1 Ende des Datenpakets.

Hauptkontroller-Schnittstellenschaltungskomplex

Bezugnehmend auf die Fig. 5-6, wird der Hauptkontroller 110 des Hauptprozessors 100 im Detail beschrieben. Wie vorhergehend beschrieben, verbindet der Hauptkontroller 110 den primären Kommunikationsnetzknoten 104 mit dem Hauptprozessor. Das heißt, die Hauptkontroller ist eine Schnittstelle zwischen dem Hauptprozessor und dem Rest des DSL-Systems. Der Kontroller 110 sendet Steuer- und Datenpakete an die DSL und empfängt und spei chert Pakete zur Rückgewinnung durch den Hauptprozessor. Die an die DSL gesendeten Steuerpakete könnten zum Beispiel verwendet werden, unterschiedliche entfernte Kameras freizugeben, Kameras auszulösen, digitale Videoausgaben anzufordern oder Selbsttests (BIST) an den Ferneinheiten ablaufen zu lassen. Die verfügbaren Steuerkommandos sind nur durch den Typ der implementierten Ferneinheiten begrenzt, und die obigen Beispiele sind nicht dazu bestimmt, die Kommandos zu beschränken, die zur Übertragung vom Hauptkontroller zur Verfügung stehen.
In die Netzaufwärtsrichtung (zur Ferneinheit hin) ist der Hauptprozessor mit einer DSL-Steuerschaltung 130 verbunden, um die Netzaufwärtspakete zur verarbeiten. Die Steuerung 130 regelt Netzaufwärtssendungen und liefert die Pakete an einen Sender 132, der an den primären Netzknoten 104 über die Verbindung 101 sendet. Die bevorzugten Sender des vorliegenden Systems sind HOTLinkTM-CY713923-Sender, die von CYPRESS Semiconductor Inc., San Jose, Kalifornien hergestellt werden. Für eine detaillierte Information und Operation siehe HOTLinkTM User's Guide (Mai 1994). In die Netzabwärtsrichtung werden Sendungen von einem primären Netzknoten durch einen Empfänger 134 empfangen und durch ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA) 136 verarbeitet. Es wird zu verstehen sein, daß ein Gate-Array oder ein ähnlicher Schaltungskomplex anstelle eines FPGA verwendet werden könnten. Die bevorzugten Empfänger des vorliegenden Systems sind HOTLinkTM-CY7B933-Empfänger, die von CYPRESS Semiconductor Inc., San Jose. Kalifornien hergestellt werden. Für eine detaillierte Information und Operation siehe HOTLINK User's Guide (Mai 1994). Die empfangenen Sendungen werden typischerweise Datenpakete sein, die digitales Kameravideo und eine digitale Eingabe aufweisen, jedoch werden andere Datensendungen erwogen. Das FPGA streift den Anfangsblock und die CRC- Information von den empfangenen Steuer- und Datenpaketen ab. Die Video- oder Eingabedaten werden in Speichern 138, 140, 142 für einen Zugriff durch den Hauptprozessor entweder direkt oder durch das FPGA gespeichert. Die Speicher sind vorzugsweise synchrone dynamische Direktzugriffsspeicher (SDRAM), können jedoch jede Art von Speicher sein, einschließlich Video-Direktzugriffsspeicher (VRAM).
Das FPGA 136 weist, wie in Fig. 6 zu sehen ist, einen Anfangsblockdecoder 144 zum Abstreifen des Anfangsblocks und einen CRC-Generator 145 zum Erzeugen des CRC-Codes aus den empfangenen Sendungen auf. Der Anfangsblock enthält vorzugsweise die Quelladresse, Zieladresse und den Prioritätscode entweder der Steuer- oder der Datenpakete. Auf die CRC aus der empfangenen Sendung kann durch den Hauptprozessor durch einen Puffer 146 zugegriffen werden, um auf Fehler in der empfangenen Sendung zu prüfen. Eine Kopie des Anfangsblockinformation wird ebenfalls im Puffer 146 zum Zugriff durch den Hauptprozessor 100 gespeichert. Ein Adreßdecoder 150 wird verwendet, um die Adresse des Puffers zu identifizieren, auf den der Hauptprozessor zugreift. Ein First-in-first-out- (FIFO-) Puffer 148 stellt einen Überlaufschutz zum Übertragen der digitalen Daten in die Speicher 138, 140, 142 bereit. Die Adreßdecoderschaltung 150, Speicherauswahlschaltung 152, Speicheradressier-/Timingschaltung 154 und eine Auffrisch-/Speichersteuerschaltung 156 stellen Verwaltungssteuerfähigkeiten für die Speicher bereit. Der Hauptprozessor kann daher auswählen, welcher Speicher zum Speichern der empfangenen Daten verwendet werden soll.

Schnittstellenschaltungskomplex des primären Netzknotens

Der primäre Netzknoten 104 weist eine Hauptprozessor- Schnittstelle 118 und mehrere Ferneinheiten-Schnittstellen 120 auf. Die Fig. 7 und 8 stellen Blockschaltbilder der Haupt prozessor-Schnittstelle 118 dar. In die Netzaufwärtsrichtung werden Sendungen vom Hauptprozessor 100 durch einen Empfänger 158 empfangen und an einem FPGA 160 verarbeitet. Eine Netzaufwärtsübertragung, die für die Ferneinheiten bestimmt ist, wird durch einen Sender 162 durch den Puffer 164 an alle Ferneinheiten weitergesendet, die mit dem primären Netzknoten verbunden sind.
Der FPGA-Kontroller 160 der Fig. 7 der Hauptprozessor- Schnittstelle weist einen Eingangsanfangsblock-Decoder 166 auf, um den Anfangsblock von der Sendung abzustreifen und die Sendung in einem FIFO-Puffer 168 zu speichern. Die Prozessorschnittstelle 170 stellt fest, ob der primäre Netzknoten die Zieladresse der Übertragung ist. Wenn der Netzknoten die Zieladresse ist, werden die gesendeten Daten und der Anfangsblock verarbeitet und die gewünschte Operation, die im Paket angezeigt wird, wird durch den Netzknoten ausgeführt. Wenn der Netzknoten nicht das Endziel ist, wird die empfangene Übertragung im Puffer 172 in einer Warteschlange eingeordnet und in einem Codierer 174 neu codiert. Netzabwärtsübertragungen werden an der Prozessorschnittstelle 170 auf im wesentlichen dieselbe Weise wird Netzaufwärtsübertragungen verarbeitet. Wenn der Hauptprozessor das beabsichtigte Ziel ist, überträgt eine Datenübertragungseinheit 176 das Signal zum Hauptprozessor 100 durch einen Sender 178. Eine I/O-Unterbrechungsschaltung 222 überwacht Direkt-I/O-Vorrichtungen 122 und koppelt deren Ausgänge an die DSL. Eine Stromversorgung 181 ist im primären Netzknoten enthalten, um Strom an die Ferneinheiten zu liefern.
Jede Ferneinheiten-Schnittstelle 120 bildet vorzugsweise eine Schnittstelle mit zwei Ferneinheiten, wie in Fig. 9 gezeigt. Die Ferneinheiten-Schnittstellen sind modular, so daß zusätzliche Ferneinheiten-Schnittstellen zu einem Netzknoten hinzugefügt werden können, um die Anzahl der Ferneinheiten zu erhöhen, die mit dem Netzknoten verbunden sind, siehe Fig. 3. Die modulare Beschaffenheit der Schnittstellen läßt eine einfache Erweiterung zu, wenn ein System in seinen Ausmaßen zunimmt. Netzaufwärts-Übertragungen gehen lediglich durch die Schnittstelle und werden nicht weiter verarbeitet. In die Netzabwärtsrichtung weist jedoch die Ferneinheiten-Schnittstelle 120 einen Empfänger 180, einen FPGA-Kontroller 182 und einen Speicher 184 auf, der mit jeder Ferneinheit assoziiert ist, mit der eine Schnittstelle gebildet wird. Das FPGA 182 und der Speicher 184 arbeiten im wesentlichen ebenso wie das FPGA 136 und die Speicher 138, 140, 142 des Hauptkontrollers 110. Die Speicher gestatten die Erfassung von mehreren Bildern auf einmal. Zusätzlich puffern die Speicher Datenratenunterschiede zwischen Eingang und Ausgang. Bekannte Systeme können nur Bilder von einer begrenzten Anzahl von Kameras auf einmal erfassen und blockieren daher eine Bilderfassung von anderen Kameras, die mit dem System verbunden sind. Dies ist ein Problem, wo sich das Bild während der Zeit ändern kann, in der Kamera blockiert ist. Der Speicher 184 gestattet es, daß die Kameras ein Bild ohne eine Verzögerung der Erfassung erfassen. Das FPGA 182, wie in Fig. 10 zu sehen ist, weist einen Decoder 186 auf, der den Anfangsblock von der empfangen Sendung abstreift und eine Kopie des Anfangsblocks im Puffer 188 speichert. Die empfangene Sendung wird im FIFO-Puffer 190 zur Speicherung im Speicher 184 angeordnet. Der Netzknotenprozessor 220, Fig. 7 kann den Puffer 188 unter Verwendung eines Adreßdecoders 192 adressieren. Der Netzknotenprozessor kann auch den Speicher 184 durch eine Speichersteuerschaltung 196 und eine Speicheradressier-/Timingschaltung 194 steuern.

Kamera-Schnittstelle

Das folgende ist die bevorzugte Ausführungsform für eine Ferneinheit, die eine Videokamera 102 aufweist. Bezugnehmend auf die Fig. 11 und 12, weist die Kamera eine Schnittstelle 112 auf, die einen Empfänger 198 zum Empfangen von Sendungen vom primären Netzknoten 104 und einen Sender 202 zum Senden an den primären Netzknoten enthält. Die Schnittstelle ist vorzugsweise eine getrennte Schaltung, die mit mehreren unterschiedlichen Kameras verwendet werden kann. Eine alternative Ausführungsform sieht Kameras vor, die den Schnittstellen-Schaltungskomplex enthalten. Der FPGA-Kontroller 200 steuert sowohl den Empfang als auch die Sendung für die Kamera. Ein Regler 206 regelt den Strom, der durch die Stromversorgung 181 des primären Netzknotens geliefert wird. Ein Analog-Digital-Wandler 204 wandelt ein analoges Videosignal, das durch die Kamera erzeugt wird, in ein digitales Videosignal zur Übertragung zum primären Netzknoten um.
Das FPGA 200 weist einen Anfangsblockdecoder 208 zum Decodieren des Anfangsblocks und Feststellen, ob die Kamera das beabsichtigte Ziel des empfangenen Signals ist, auf. Vorzugsweise weist jede Ferneinheit sowohl eine eindeutige Adresse und eine globale Adresse zum Empfangen von Sendungen auf. Die eindeutige Adresse wird für eine besondere Einheit verwendet, während die globale Adresse für alle Ferneinheiten verwendet wird. Wenn jede Adresse detektiert wird, verarbeitet das FPGA das Signal. Eine eingebaute Selbsttestschaltung 210 stellt die Fähigkeit bereit, die Kamera zu testen und die Ergebnisse zum primären Netzknoten zu übertragen. Um digitale Videodaten vom Analog-Digital-Wandler 204 zu übertragen, erzeugt ein CRC-Generator 212 die CRC-Codebytes, die, wie oben erläutert, im gesendeten Datenpaket verwendet werden, und ein Codierer 214 codiert den Anfangsblock für die Übertragung. Ein Horizontal-Timinggenerator 216 und ein Vertikal-Timinggenerator 218 werden verwendet, um das Timing der Kamera abhängig vom Typ der verwendeten Kamera von der Ferne einzustellen. Es wird zu erkennen sein, daß zusätzliche Betriebseigenschaften der Kamera durch das DSL- System aus der Entfernung gesteuert werden können. Fig. 13 stellt eine bevorzugte Konfiguration entfernter Kameras dar. Mehrere Kameras, Kameras 1-4, sind in einer Sternkonfiguration angeordnet. Das heißt, jede Kamera weist eine getrennte Kommunikationsverbindung zum primären Netzknoten 104 auf und ist unabhängig von den anderen Kameras. Fig. 14 stellt eine alternative Konfiguration entfernter Kameras dar. Mehrere Kameras, Kameras 1-4, sind in einer Zweirichtungs-Prioritätsverkettungskonfiguration angeordnet. Das heißt, der Kommunikationsnetzknoten kommuniziert mit den Kameras über eine gemeinsame Verbindung. Fig. 15 stellt eine andere alternative Konfiguration entfernter Kameras dar. Mehrere Kameras, Kameras 1-4, sind in einer Einrichtungs-Prioritätsverkettungskonfiguration angeordnet. Das heißt, der Kommunikationsnetzknoten sendet an eine Kamera und empfängt von einer anderen Kamera, wobei jede Kamera in Reihe geschaltet ist.
Alternativ wird ein Fachmann erkennen, daß analoge Videokameras verwendet werden können, um an einen primären oder sekundären Netzknoten unter Verwendung von Analogsignalen zu senden. Da die Signale analog sind, wird kein Analog-Digital- Schaltungskomplex an der Kamera benötigt. Das Analogsignal wird in das Digitalsignal, wie oben beschrieben, an der Ferneinheiten-Schnittstelle 120 umgewandelt. In dieser Ausführungsform weist die Ferneinheiten-Schnittstelle 120 Komponenten auf, die mit dem Wandler 204, dem CRC-Generator 212 und dem Codierer 214 vergleichbar sind, wie oben beschrieben. Diese Ausführungsform gestattet eine wirtschaftliche Verwendung analoger Kameras, indem es nicht notwendig ist, daß ein Benutzer digitale Kameraschnittstellen erwirbt. Ferner können sowohl analoge als auch digitale Kameras kombiniert in einer DSL verwendet werden.

Arbeitsweise des DSL-Systems

Kommunikation mit der entfernten Kamera

Das oben beschriebene und in Fig. 1 gezeigte DSL-Kommunikations- und Steuersystem stellt eine Kommunikation zwischen Ferneinheiten 102, 106, mindestens einem Kommunikationsnetzknoten 104 und einem Hauptprozessor 100 bereit. Der Betrieb des Kommunikationssystems ist am besten zu verstehen, indem man zuerst die Netzabwärtskommunikation von einer entfernten Videokamera 102 untersucht.
Die Kamera-Schnittstelle 112 der Fig. 11 und 12 empfängt analoge Videosignale von der entfernten Videokamera 102 und wandelt das Analogsignal unter Verwendung des Wandlers 204 in ein digitales um. Die Umwandlung des Analogsignals in ein digitales läßt eine Flexibilität bei der Kameraauswahl zu. Es können unterschiedliche Kameras verwendet oder ausgetauscht werden, ohne daß kostspielige Änderungen der Kabelverbindungen notwendig werden, wie bei einem herkömmlichen System. Ferner lassen die Horizontal- und Vertikal-Timinggeneratoren 216, 218, wie unten in weiteren Details beschrieben wird, die Verwendung von unterschiedlichen Kameras zu, ohne die Kamera-Schnittstelle 112 auszutauschen. Das digitale Videosignal wird am FPGA-Kontroller 200 empfangen, wo der CRC-Generator 212 die CRC-Bytes des Datenpakets erzeugt, wie oben in Tabelle 2 gezeigt. Die digitalen Videodaten und der CRC werden am Anfangsblock-Codierer 214 kombiniert, um Datenpakete zu erzeugen, wie in Tabelle 2 oben gezeigt. Alternativ kann der FPGA Kontroller 200 Steuerpakete erzeugen, wie vorhergehend in Tabelle 1 gezeigt. Diese Steuerpakete fordern es vorzugsweise an, daß entweder der primäre Netzknoten 104 oder der Hauptprozessor 100 eine gewisse Funktion ausführen, wie ein Blitzlicht 106 auszulösen. Die Kommunikationen vom Kontroller 200 werden an den primären Netzknoten 104 über einen Sender 202 gesendet. Das Leiterkabel zwischen der entfernten Videokamera 102 und dem primären Netzknoten 104 ist abgeschirmt und weist vorzugsweise sechs Leiter auf; zwei zur seriellen Kommunikation mit dem Netzknoten, zwei zur seriellen Kommunikation vom Netzknoten und zwei Stromversorgungsleitungen.
Bezugnehmend auf die Fig. 7 bis 10, werden die von jeder Kamera gesendeten Pakete am primären Netzknoten durch einen Empfänger 180 empfangen und durch den FPGA-Kontroller 182 verarbeitet. Der Anfangsblock des Pakets wird am Anfangsblockdecoder 186 decodiert und eine Kopie des Anfangsblock wird im Puffer 188 gespeichert. Das empfangene Paket wird im FIFO-Puffer 190 gespeichert, bevor es im Speicher 184 gespeichert wird. Der Adreßdecoder 192 gestattet es, daß der Netzknotenprozessor 220 den Puffer 188 liest und steuert, und steuert die Speicherung des Pakets im Speicher 184. Die I/O-Unterbrechungs-Steuerschaltung 222 überwacht Unterbrechungsanfragen von mehreren Unterbrechungsleitungen INT A bis INT H, die mit den mehreren Ferneinheiten assoziiert sind. Wie oben festgestellt, überwacht die I/O-Unterbrechungs-Steuerschaltung 222 die Direkt-I/O-Vorrichtungen 122. Wenn eine I/O-Vorrichtung ein Signal an den Netzknoten sendet, kann eine spezifische Reaktion oder Operation gestartet werden. Zum Beispiel kann ein Direktsensor ein Signal senden, das anzeigt, daß eine Kamera ein Bild erfaßt. Als Antwort wird der Netzknoten ein Kommando an die Kamera senden, ein Bild aufzunehmen. Die Kamera wird dann an den Netzknoten zurück antworten und anfordern, daß ein Blitz ausgelöst wird.
Wenn eine Übertragung von einer Ferneinheit durch den primären Netzknoten empfangen wird, wird ein Signal auf der entsprechenden Unterbrechungsleitung bereitgestellt, und die Steuerschaltung 222 stellt fest, ob die Übertragung eine Prioritätsübertragung ist. Ein Prioritätssignal wird wie oben beschrieben verarbeitet, so daß eine Standardübertragung zeitweilig unterbrochen wird. Wenn ein Prioritätssteuerpaket von einer Videokamera empfangen wird, das anfordert, daß ein Blitzlicht ausgelöst wird, sendet der primäre Netzknoten sofort ein Blitzauslösesignal an den Blitz 106, der mit der anfordernden Kamera assoziiert ist.
Der Netzknotenprozessor 220 steuert das Multiplexen der Daten, die im Speicher 184 der Ferneinheiten-Schnittstellen 120 gespeichert sind, an den FPGA-Kontroller 160. Wie in Fig. 8 zu sehen ist, nimmt die Prozessor-Schnittstelle 170 die Ausgabe vom Netzknoten-Prozessor 220 auf, und leitet die Daten an die Hochgeschwindigkeits-Datenübertragungsschaltung 176 weiter. Des digitale serielle Paket wird dann zum Hauptprozessor durch den Sender 178 über die Kabelverbindung 101 bei 330 Mbps (Megabits pro Sekunde) gesendet, jedoch können Geschwindigkeiten von 660 Mbps verwendet werden. Es wird zu verstehen sein, daß Geschwindigkeiten über ein Gigabit pro Sekunde erwogen werden.
Die Sendung wird durch den Hauptkontroller 110 des Hauptprozessor 100 im Empfänger 134 empfangen. Der Anfangsblock der empfangen Sendung wird im Decoder 144 decodiert und eine Kopie des Anfangsblocks wird im Puffer 146 gespeichert. Der CRC-Code für empfangene Datenpakete wird im Decoder 145 decodiert und eine Kopie wird ebenfalls im Puffer 146 gespeichert. Das empfangene Paket wird im FIFO-Puffer 148 vor der Speicherung in einem der Speicher 138, 140, 142 gespeichert. Der Adreßdecoder 150 gestattet es, daß der Hauptprozessor 100 auf den Anfangs block und die CRC zugreift, die im Puffer 146 gespeichert ist. Der Hauptprozessor steuert auch die Speicherung der Pakete im Speicher unter Verwendung der Schaltungen 152, 154 und 156. Der Hauptprozessor wertet den empfangen CRC-Code aus, um festzustellen, ob ein Fehler in der Übertragung aufgetreten ist.
Wie in Fig. 1 zu sehen ist, können die sekundären Netzknoten 108 verwendet werden, die Anzahl der Ferneinheiten zu erhöhen, die durch einen Hauptprozessor bedient werden, und die Entfernung zwischen einer Ferneinheit und dem Hauptprozessor zu erhöhen. Diese hierarchische Struktur wird unter Verwendung derselben Prinzipien wie beim primären Netzknoten implementiert, außer daß der sekundäre Netzknoten die Ferneinheiten multiplext, die dadurch dem primären Netzknoten zum Dienst bereitgestellt werden.
Wie zu sehen ist, stellt die vorliegende Erfindung eine Kommunikation und ein Steuersystem zum Empfangen von Daten und Steueranforderungen von mehreren Ferneinheiten bereit. Ferneinheiten, die eine sofortige Aufmerksamkeit erfordern, können gesteuert werden, ohne die Kommunikation mit anderen Ferneinheiten im wesentlichen zu unterbrechen, wodurch eine Bilderfassung von einer unbegrenzten Anzahl von Videokameras zugelassen wird. Der Kommunikationsnetzknoten kann verwendet werden, um auf einige der Steueranforderungen von den Ferneinheiten zu reagieren, um die Übertragungen zum Hauptprozessor zu reduzieren und die Geschwindigkeit des Systems zu erhöhen. Es kann daher eine Echtzeitsteuerung erhalten werden. Wie unten zu erkennen sein wird, kann der Hauptprozessor Daten von einer Kamera empfangen, während er gleichzeitig jene Kamera steuert.

Hauptprozessor-Kommunikation

Die Kommunikation und Steuerung der Netzaufwärtspakete vom Hauptprozessor wird am besten verstanden, wenn mit Fig. 3 begonnen wird. Eine Übertragung, die vom Hauptprozessor 100 ausgeht, wird über die Kommunikationsverbindung 101 zum primären Netzknoten 104 gesendet. Wenn die beabsichtigte Empfangsadresse der primäre Netzknoten ist, stoppt die Übertragung hier. Wenn jedoch eine Ferneinheit 102 die Zieladresse ist, wird die Sendung an alle Ferneinheiten verteilt und die beabsichtigte Einheit reagiert auf die empfangene Sendung.
Bezugnehmend auf die Fig. 5, 7-9, wird ein Kommunikationspaket, das vom Hauptprozessor ausgeht, über die Kommunikationsverbindung 101 zum primären Netzknoten 104 über die DSL- Steuerung 130 und dem Sender 132 gesendet. Der Empfänger 158 der Hauptkontroller-Schnittstelle 118 empfängt die Übertragungspakete und leitet die Pakete zum FPGA-Kontroller 160 weiter. Die Anfangsblöcke der Pakete werden durch den Decoder 166 decodiert, und die Anfangsblöcke und Daten werden im FIFO-Puffer 168 gespeichert. Jeder decodierte Anfangsblock wird in der Prozessor-Schnittstelle 170 ausgewertet. Wenn der Netzknoten die Zieladresse der Kommunikation ist, wird die angeforderte Aktion durch den Netzknoten-Prozessor ausgeführt. Wenn jedoch die Zieladresse nicht der Netzknoten ist, wird der decodierte Anfangsblock zum Anfangsblock-Codierer 174 durch den Datenpuffer 172 übertragen. Der neu codierte Anfangsblock und die Daten werden unter Verwendung des Senders 162 und Puffers 164 an alle Ferneinheiten über serielle Datenleitungen OUT A bis OUT H gesendet. Netzaufwärtsübertragungen umgehen die Ferneinheiten- Schnittstellen 120 effektiv, um mit den seriellen Datenleitungen verbunden zu werden, die mit jeder Ferneinheit assoziiert sind.
Der Empfänger 198 jeder entfernten Kamera 102 fängt die Netzaufwärtsübertragung ein, und der Decoder 208 decodiert den Anfangsblock. Wenn die Zieladresse mit einer Adresse der Fern einheit übereinstimmt, wird dem Kommandocode gefolgt. Wenn die Adresse nicht übereinstimmt, wird die Übertragung ignoriert. Jede Ferneinheit weist, wie oben beschrieben, vorzugsweise eine eindeutige Adresse und eine globale Adresse auf, so daß Ferneinheiten einzeln oder gleichzeitig adressiert werden können. Der Kommandocode kann eine Vielfalt von gewünschten Operationen anzeigen, insbesondere könnte eine Kamera unter Verwendung der Selbsttest-Schaltung 210 einen Selbsttest durchführen, oder das horizontale und vertikale Timing unter Verwendung der Generatoren 216 und 218 eingestellt werden. Es wird zu verstehen sein, daß eine Vielfalt von Operation aus der Entfernung gesteuert werden können, und sie sind nicht auf jene beschränkt, die beschrieben werden.
Wie zu erkennen ist, stellt die vorliegende Erfindung eine Kommunikation und ein Steuersystem zum Senden von Daten und Steuerkommandos an mehrere Ferneinheiten bereit. Der Hauptprozessor kann entweder die Ferneinheiten direkt steuern oder den primären oder die sekundären Netzknoten anweisen, eine angegebene Operation auszuführen. Steueroperationen können verteilt werden, um die Effizienz und die Kommunikationsgeschwindigkeit zu erhöhen. Es kann daher eine Echtzeitkommunikation und Steuerung erhalten werden. Der Hauptprozessor kann Daten von einer Kamera empfangen, während er gleichzeitig eine andere Kamera steuert.

Zusammenfassung

Die vorliegende Erfindung stellt eine digitale serielle Hochgeschwindigkeitskommunikation und ein Steuersystem und entsprechende Verfahren zum Betrieb zur Verwendung in maschinellen Bilderkennungssystemen bereit. Die Erfindung gestattet die Echtzeitfernsteuerung von Kameras und anderen Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen. Die digitale Übertragung von Videodaten kann eine Datenfehlerprüfung enthalten und weist eine größere Störfestigkeit als herkömmliche Systeme auf. Die vorliegende Erfindung verwendet einfachere kostengünstigere Kabel, erhöht die Entfernung zwischen den Ferneinheiten und einem Hauptprozessor, gestattet das einfache Mischen von Kameratypen und stellt die Option bereit, das System durch Hinzufügen zusätzlicher sekundärer Netzknoten und Kameras zu erweitern. Die vorliegende Erfindung vereinfacht den Hauptprozessor und gestattet die gleichzeitige Erfassung von Bildern von mehreren entfernten Videokameras. Die Erfindung gestattet es, daß mehrere Ferneinheiten mit einem Hauptprozessor entweder mit oder ohne einen zwischengeschalteten Kommunikationsnetzknoten kommunizieren. Der Ferneinheiten können Videokameras sein, die Digitalsignale übertragen. Es können Videokameras, die Analogsignale übertragen, verwendet werden, vorausgesetzt, es wird auch ein zwischengeschalteter Kommunikationsnetzknoten verwendet.
Zusätzliche Verfeinerungen können in das System eingeschlossen werden, ohne die Erfindung zu verlassen. Zum Beispiel wird, wenn ein Paket durch einen Netzknoten empfangen wird, der nicht die Zieladresse ist, wird das Paket weitergeleitet, ohne den Netzknoten-Prozessor zu unterbrechen. Ferner kann der Netzknoten daran gehindert werden, direkt mit einem anderen Netzknoten zu kommunizieren. In diesem System wird jeder Netzknoten ein Paket mit dem Hauptprozessor austauschen, der das Paket zum passenden Zielnetzknoten weiterleiten wird. Es wird zu erkennen sein, daß Pakete durch einen zwischengeschalteten Netzknoten auf dem Weg zum Prozessor oder zum Zielnetzknoten hindurch gehen können. Schließlich kann ein Quittungsaustausch zwischen den Systemvorrichtungen hinzugefügt werden, um Kommunikationsfehler zu reduzieren.

Claims

1. Steuersystem zur Verwendung bei einer Echtzeit-Fernsteuerung von Ferneinheiten (106) in einer Fertigungsumgebung mit:

mehreren Videokameras (102), die als Reaktion auf Kamera- Steuersignale betriebsfähig sind, Videosignale von jeweiligen entfernten Orten zu übertragen;

Auslöseeinrichtungen (106, 122), die an den entfernten Orten betriebsfähig sind, Auslösesignale zum Einleiten einer Bilderfassung durch die jeweiligen Videokameras zu erzeugen;

einem Hauptprozessor (100), der betriebsfähig ist, die Videosignale zu empfangen, um eine maschinelle Bilderkennungsanalyse derselben durchzuführen, und durch Erzeugen von Vorrichtungssteuersignalen zum Steuern mindestens einer Ferneinheit an einem jeweiligen entfernten Ort zu reagieren;

und Kommunikationseinrichtungen (101, 104), die betriebsfähig sind, eine doppelseitige Datenkommunikation zwischen dem Hauptprozessor und den entfernten Orten zur Übertragung der Videosignale, der Vorrichtungssteuersignale und der Auslösesignale bereitzustellen;

dadurch gekennzeichnet, daß die Kommunikationseinrichtungen eine digitale serielle Kommunikationsverbindung (101) aufweisen, die betriebsfähig ist, digitale Videodatenpakete, die repräsentativ für die Videosignale sind, und Steuerpakete, die repräsentativ für die Vorrichtungssteuersignale, die Kamera-Steuersignale und die Auslösesignale sind, zu übertragen.

2. Steuersystem nach Anspruch 1, wobei jedes der digitalen Videodatenpakete und Steuerpakete einen jeweiligen Zieladreßcode aufweist, der ein jeweiliges Endziel derselben spezifiziert.

3. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die digitale serielle Kommunikationsverbindung aufweist:

einen primären Kommunikationsnetzknoten (104), der eine erste Schnittstelle (118) und mehrere zweite Schnittstellen (120) aufweist, wobei die erste Schnittstelle mit dem Hauptprozessor durch einen digitalen seriellen Zweirichtungskommunikationsbus (101) verbunden ist, der betriebsfähig ist, die digitalen Videodatenpakete, die von den mehreren entfernten Videokameras empfangen werden, zum Hauptprozessor zu übertragen und digitale Steuerpakete zum primären Kommunikationsnetzknoten zu übertragen.

4. Steuersystem nach Anspruch 3, wobei der primäre Kommunikationsnetzknoten betriebsfähig ist, ein Prioritätssteuerpaket als Reaktion auf ein Prioritätsanforderungssignal zu erzeugen, und betriebsfähig ist, das Prioritätssteuerpaket in einen Videorahmenpaket einzufügen.

5. Steuersystem nach einem der Ansprüche 3 und 4, das ferner mindestens einen sekundären Kommunikationsnetzknoten (108) aufweist, der mit einer der mehreren zweiten Schnittstellen des primären Kommunikationsnetzknotens und mit zusätzlichen entfernten Videokameras verbunden ist.

6. Steuersystem nach Anspruch 5, wobei die Auslöseeinrichtun gen eine Auslösequelle (122) aufweisen, die betriebsfähig ist, ein Signal an den sekundären Kommunikationsnetzknoten zu liefern, das befiehlt, daß eine der zusätzlichen entfernten Videokameras ein Bild erfaßt.

7. Steuersystem nach einem der Ansprüche 3 bis 6, das ferner mindestens eine Ferneinheit (106) aufweist, die mit dem primären Kommunikationsnetzknoten verbunden ist, um mindestens Übertragungen vom primären Kommunikationsnetzknoten zu empfangen.

8. Steuersystem nach Anspruch 7, wobei die Ferneinheit ein industrielles Steuernetz ist.

9. Steuersystem nach Anspruch 7, wobei die Ferneinheit ein Blitzlicht ist.

10. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Hauptprozessor ferner aufweist:

mehrere Speichervorrichtungen (138 oder 140 oder 142) zum Speichern empfangener Digitaldaten und Steuerpakete; und

eine erste Schaltung, die eine Anfangsblock-Decoderschaltung (144) aufweist, die betriebsfähig ist, einen Anfangsblock der digitalen Pakete zu decodieren, und einen Fehlercodegenerator (145) zum Erzeugen eines Fehlercodes, der auf den empfangenen digitalen Paketen beruht.

11. Steuersystem nach einem der Ansprüche 3 bis 9, wobei der primäre Kommunikationsnetzknoten (104) aufweist:

einen ersten Empfänger (158), der an den Hauptprozessor gekoppelt ist, zum Empfangen von digitalen Paketen;

einen zweiten Empfänger (180), der an eine entfernte Videokamera gekoppelt ist, zum Empfangen von digitalen Paketen;

eine Prozessorschnittstellenschaltung (186) zum Analysieren eines Anfangsblocks an empfangenen digitalen Paketen;

einen ersten Sender (178) zum Senden digitaler Pakete an den Hauptprozessor;

einen zweiten Sender (162) zum Senden digitaler Pakete an eine entfernte Videokameraschnittstelle;

eine erste Schaltung, die einen Anfangsblockdecoder (186) aufweist, zum Decodieren eines Anfangsblocks an empfangenen digitalen Paketen, und einen Anfangsblockcodierer (174) zum Anfügen eines Anfangsblocks an digitale Ausgangspakete; und

eine Speicherschaltung (184) zum Speichern empfangener Pakete.

12. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die digitalen Videodatenpakete ferner einen Quelladreßcode aufweisen zum Identifizieren eines Adreßursprungs der digitalen Videodatenpakete.

13. Steuersystem nach Anspruch 12, wobei die digitalen Videodatenpakete ferner einen Datenfehlerdetektionscode zum Detektieren von Fehlern und einen Geräteidentifikationscode, um einen Kameratyp zu identifizieren, von dem die Übertragung ausgeht, aufweisen.

14. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Hauptprozessor (100) und die entfernten Videokameras (102) betriebsfähig sind, digitale Steuerpakete zu emp fangen und zu senden, die einen Quelladreßcode zum Identifizieren eines Adreßursprungs des digitalen Steuersignals und einen Zieladreßcode, der ein Endadreßziel des digitalen Steuerpakets identifiziert, aufweisen.

15. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Hauptprozessor (100) aufweist:

einen Empfänger (134), der betriebsfähig ist, gepackte Digitalsignale zu empfangen, die eine minimale Datenrate von etwa 330 Megabit pro Sekunde aufweisen, die einen Anfangsblock und entweder digitale Videodaten oder digitale Steuersignale aufweisen, einen Speicher zum Speichern der empfangenen Digitalsignale, und einen Sender zum Senden gepackter serieller Digitalsignale, die eine minimale Datenrate von etwa 330 Megabit pro Sekunde aufweisen.

16. Steuersystem nach Anspruch 15, wobei der Hauptprozessor (100) aufweist:

einen Kontroller (136) zum Trennen des Anfangsblocks von den Digitalsignalen.

17. Steuersystem nach Anspruch 5, wobei die erste primäre Kommunikationsnetzknoten-Schnittstelle aufweist:

einen Empfänger (158), der betriebsfähig ist, Digitalübertragungen vom Hauptprozessor zu empfangen, einen Prozessor, einen ersten Sender (162) zum Senden von Signalen an mindestens eine entfernte Videokamera an einer zweiten primären Netzknoten-Schnittstelle und einen zweiten Sender (178) zum Senden gepackter Signale an den Hauptprozessor; und

jede der zweiten primären Kommunikationsnetzknoten- Schnittstellen aufweist: einen Empfänger (180), der mit jeder der mehreren entfernten Videokameras assoziiert ist, einen Kontroller (182), der mit jedem Empfänger assoziiert ist, zum Steuern von Übertragungen von einer entfernten Videokamera und einen Speicher (184) zum Speichern der Übertragungen.

18. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner mindestens eine analoge Videokamera aufweist, die mit dem primären (104) oder sekundären (108) Kommunikationsnetzknoten verbunden ist, zum Senden analoger Videosignale an den Kommunikationsnetzknoten.

19. Steuersystem nach Anspruch 3, wobei die erste Schnittstelle aufweist:

einen Empfänger (198) zum Empfangen gepackter Digitalsignale vom Hauptprozessor, die eine minimale Datenrate von etwa 330 Megabit pro Sekunde aufweisen;

einen Sender (202) zum Senden gepackter Digitalübertragungen, die einen Anfangsblock und Digitalsignale aufweisen, die eine minimale Datenrate von etwa 330 Megabit pro Sekunde aufweisen; und

einen Kontroller (200) zum Steuern einer Signalübertragungskommunikation mit dem Hauptprozessor.

20. Steuersystem nach Anspruch 3, wobei der primäre Kommunikationsnetzknoten aufweist:

einen Empfänger (158) zum Empfangen von Digitalübertragungen vom Hauptprozessor, die eine minimale Datenrate von etwa 330 Megabit pro Sekunde aufweisen, einen ersten Sender zum Senden von Signalen an mindestens eine der mehreren entfernten Videokameras, und einen zweiten Sender zum Senden gepackter Signale an den Hauptprozessor, die eine minimale Datenrate von etwa 330 Megabit pro Sekunde aufweisen; und

einen Empfänger (180), der mit jeder der mehreren entfernten Videokameras assoziiert ist, einen Kontroller, der mit jedem Empfänger assoziiert ist, zum Steuern von Übertragungen von einem der mehreren entfernten Videokameras, und einem Speicher zum Speichern der Übertragungen.

21. Steuersystem nach Anspruch 3, wobei der primäre (104) oder sekundäre (108) Kommunikationsnetzknoten ferner eine Steuerschaltung (222) aufweist, die betriebsfähig ist, direkt mit mindestens einem Sensor (122) zu kommunizieren.

22. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine der mehreren entfernten Videokameras (102) angepaßt ist, ein Signal zu senden, das anfordert, daß ein Blitzgerät (106), das an den primären Kommunikationsnetzknoten gekoppelt ist, aktiviert wird.

23. Verfahren zum Betreiben eines Steuersystems zur Echtzeit- Fernsteuerung von Ferneinheiten (106) in einer Fertigungsumgebung mit den Schritten:

Betreiben mehrerer Videokameras (102) als Reaktion auf Kamera-Steuersignale, um Videosignale von jeweiligen entfernten Orte zu übertragen;

Erzeugen von Auslösesignalen zum Einleiten einer Bilderfassung durch die jeweiligen Videokameras;

Betreiben eines Hauptprozessors (100), um die Videosignale zu empfangen, um eine maschinelle Bilderkennungsanalyse derselben durchzuführen, und um durch Erzeugen von Vorrichtungssteuersignalen zum Steuern mindestens einer Ferneinheit an einem jeweiligen entfernten Ort zu reagieren;

und Bereitstellen einer doppelseitigen Datenkommunikation zwischen dem Hauptprozessor und den entfernten Orten zur Übertragung der Videosignale, der Vorrichtungssteuersignale und der Auslösesignale;

dadurch gekennzeichnet, daß die Datenkommunikation durch den Betrieb einer digitalen seriellen Kommunikationsverbindung (101) bereitgestellt wird, die digitale Videodatenpakete, die repräsentativ für die Videosignale sind, und Steuerpakete, die repräsentativ für die Vorrichtungssteuersignale, die Kamera-Steuersignale und die Auslösesignale sind, überträgt.

24. Verfahren nach Anspruch 23, das die Schritte aufweist:

Empfangen eines Eingangsauslösesignals von einer Auslösequelle (106);

Erzeugen eines digitalen Steuerpakets als Reaktion auf das Eingangsauslösesignal;

Aufnehmen eines Bildes eines Objekts mit einer der mehreren entfernten Videokameras als Reaktion auf das digitale Steuerpaket;

Umwandeln des Bildes in eines oder mehrere digitale Videodatenpakete, die einen angefügten ersten Anfangsblock aufweisen, wobei der erste Anfangsblock einen Zieladreßcode aufweist;

serielles Übertragen des einen oder der mehreren digitalen Videodatenpakete von einer der mehreren entfernten Videokameras zu einem Kommunikationsnetzknoten;

Multiplexen digitaler Videodatenpakete von den entfernten Videokameras, Auswerten des Zieladreßcodes, der im ersten Anfangsblock enthalten ist, und Übertragen mindestens einiger der digitalen Datenpakete an den Hauptprozessor; und

Analysieren der digitalen Videodatenpakete mit dem Hauptprozessor, um das aufgenommene Bild einer maschinellen Bilderkennungsverarbeitung zu unterziehen, und als Reaktion Erzeugen eines Steuerpakets zur Steuerung einer Ferneinheit.

25. Verfahren nach Anspruch 24, das ferner die Schritte aufweist:

serielles Übertragen digitaler Steuerpakete, die einen zweiten Anfangsblock aufweisen, vom Hauptprozessor zum Kommunikationsnetzknoten; und

Verwenden des Kommunikationsnetzknotens, Auswerten einer Zieladreßidentifizierung, die im zweiten Anfangsblock enthalten ist, und Übertragen mindestens einiger der Pakete an mindestens eine der entfernten Videokameras.

26. Verfahren nach Anspruch 24, das ferner die Schritte aufweist:

Übertragen eines digitalen Prioritätssteuerpakets, das einen Anfangsblock aufweist, der eine Prioritätsidentifizierung aufweist, von einer Kamera oder einer anderen Eingabe/- Ausgabe-Vorrichtung an einen Kommunikationsnetzknoten;

Unterbrechen eines digitalen Datenpakets, das durch den Kommunikationsnetzknoten zum Hauptprozessor übertragen wird, als Reaktion auf das digitale Prioritätssteuerpaket und Übertragen des digitalen Prioritätssteuerpakets vom Kommunikationsnetzknoten zum Hauptprozessor; und

Vollenden der Übertragung des unterbrochenen digitalen Da tenpakets.

27. Verfahren nach Anspruch 24, das ferner die Schritte aufweist:

Übertragen eines Steuerpakets, das repräsentativ für eine digitale Signalanforderung ist, von einer der entfernten Videokameras oder einer anderen Eingabe/Ausgabe-Vorrichtung, wobei die Zieladresse eine Adresse ist, die dem Kommunikationsnetzknoten entspricht;

Auswerten der Zieladreßidentifizierung am Kommunikationsnetzknoten; und

Reagieren auf des Steuerpaket durch Betreiben des Kommunikationsnetzknotens.

28. Verfahren nach Anspruch 24, das ferner die Schritte aufweist:

Übertragen eines Steuerpakets vom Kommunikationsnetzknoten zu einer Kamera, das anfordert, daß die Kamera ein Bild eines Objekts aufnimmt;

Übertragen eines Prioritätssignals, das anfordert, daß ein Blitzlicht (106) aktiviert wird, von der Kamera zum Kommunikationsnetzknoten; und

Analysieren des Prioritätssignals mit dem Kommunikationsnetzknoten und Übertragen eines Steuersignals, das die Aktivierung des Blitzlichts befiehlt, an das Blitzlicht vom Kommunikationsnetzknoten.

29. Verfahren nach Anspruch 24, das ferner die Schritte aufweist:

Erzeugen eines Kameraaktivierungsbefehls und Übertragen des Befehls vom Kommunikationsnetzknoten an die eine der mehreren entfernten Videokameras als Reaktion auf das empfange Eingangsauslösesignal;

Erzeugen eines Blitzlichtaktivierungsanforderungssignals mit der einen der mehreren entfernten Videokameras; und

Aktivieren des Blitzlichts (106) als Reaktion auf das Blitzlichtaktivierungsanforderungssignal.

30. Verfahren nach Anspruch 24, das ferner den Schritt des Aktivierens eines entfernten Blitzlichts (106) aufweist.

31. Verfahren nach Anspruch 24, das ferner die Schritte des Hauptprozessors aufweist:

Speichern empfangener digitalen Pakete in Speichervorrichtungen (138, 140, 142); und

Decodieren eines Anfangsblocks der digitalen Pakete und Erzeugen eines Fehlercodes beruhend auf den empfangenen Digitalsignalen.

32. Verfahren nach Anspruch 25, das ferner die Schritte aufweist:

Empfangen digitaler Steuerpakete vom Hauptprozessor (100);

Empfangen digitaler Datenpakete von einer entfernten Videokamera (102);

Analysieren eines Anfangsblocks an empfangenen digitalen Paketen in einer Prozessorschnittstellenschaltung (186);

Übertragen digitaler Datenpakete an den Hauptprozessor;

Übertragen digitaler Steuerpakete an eine entfernte Videokamera;

Decodieren eines Anfangsblocks an empfangenen digitalen Paketen und Anfügen eines Anfangsblocks an digitale Ausgangspakete; und

Speichern empfangener Pakete.

33. Verfahren nach Anspruch 24, wobei die digitalen Videodatenpakete ferner einen Quelladreßcode zum Identifizieren eines Adreßursprungs des digitalen Videodatenpakets und digitale Videodaten aufweisen.

34. Verfahren nach Anspruch 33, wobei die digitalen Videodatenpakete ferner einen Datenfehlerdetektionscode zum Detektieren von Fehlern und einen Geräteidentifikationscode, um einen Kameratyp zu identifizieren, von dem die Übertragung ausgeht, aufweisen.

35. Verfahren nach Anspruch 24, wobei der Hauptprozessor (100) und die entfernte Videokamera (102) digitale Steuerpakete empfangen und senden, die einen Quelladreßcode zum Identifizieren eines Adreßursprungs des digitalen Steuersignals, einen Zieladreßcode, der ein Endadreßziel des digitalen Steuerpakets identifiziert, und digitale Steuerbefehle aufweisen.

36. Verfahren nach Anspruch 24, das ferner den Schritt aufweist:

Empfangen gepackte Digitalsignale im Hauptprozessor (100), die eine minimale Datenrate von etwa 330 Megabit pro Sekunde aufweisen, die einen Anfangsblock und entweder digitale Videodaten oder digitale Steuersignale aufweisen, einen Speicher zum Speichern der empfangenen Digitalsignale, und einen Sender zum Senden gepackter serieller Digitalsignale, die eine minimale Datenrate von etwa 330 Megabit pro Sekunde aufweisen.

37. Verfahren nach Anspruch 24, das ferner die Schritte aufweist:

Empfangen von Digitalübertragungen im ersten primären Kommunikationsnetzknoten vom Hauptprozessor Übertragen von Signalen an mindestens eine entfernte Videokamera an einer zweiten primären Netzknotenschnittstelle; und

Übertragen gepackter Signale an den Hauptprozessor; und wobei jede der zweiten primären Kommunikationsnetzknoten- Schnittstellen einen Empfänger (180), der mit jeder der mehreren entfernten Videokameras assoziiert ist, einen Kontroller (182), der mit jedem Empfänger assoziiert ist, zum Steuern von Übertragungen von einer entfernten Videokamera und einen Speicher (184) zum Speichern der Übertragungen aufweist.

38. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 und 25, das ferner den Schritt aufweist:

Übertragen analoger Videosignale an einen Kommunikationsnetzknoten (104 oder 108) von mindestens einer analogen Videokamera, die mit dem primären (104) oder sekundären (108) Kommunikationsnetzknoten verbunden ist.

39. Verfahren nach Anspruch 24, das ferner die Schritte aufweist:

Empfangen gepackter Digitalsignale im Hauptprozessor (100), die einen Anfangsblock aufweisen, wobei die gepackten Digitalsignale eine minimale Datenrate von etwa 330 Megabit pro Sekunde aufweisen;

Trennen des Anfangsblocks von den Digitalsignalen;

Speichern der Digitalsignale; und

Übertragen gepackter Digitalsignale vom Hauptprozessor (100) mit einer minimalen Datenrate von etwa 330 Megabit pro Sekunde als Reaktion auf die empfangenen gepackten Digitalsignale, wobei die übertragenen gepackten Digitalsignale einen Anfangsblock aufweisen.

40. Verfahren nach Anspruch 25, das ferner die Schritte aufweist:

Empfangen gepackter Digitalsignale in der Kameraschnittstelle, die einen Anfangsblock aufweisen, wobei die gepackten Digitalsignale eine minimale Datenrate von etwa 330 Megabit pro Sekunde aufweisen;

Übertragen gepackter Digitalübertragungen, die einen Anfangsblock und Digitalsignale aufweisen, die eine minimale Datenrate von etwa 330 Megabit pro Sekunde aufweisen, von der Kameraschnittstelle; und

Steuern der Signalübertragungskommunikation mit dem Hauptprozessor.

41. Verfahren nach Anspruch 24, das ferner die Schritte aufweist:

Empfangen von Digitalübertragungen vom Hauptprozessor im primären Kommunikationsnetzknoten, die eine minimale Datenrate von etwa 330 Megabit pro Sekunde aufweisen;

Übertragen von Signalen vom primären Kommunikationsnetzknoten an mindestens eine der mehreren entfernten Videokameras;

Übertragen gepackter Signale vom primären Kommunikationsnetzknoten zum Hauptprozessor, die eine minimale Datenrate von etwa 330 Megabit pro Sekunde aufweisen.

42. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 und 25, wobei der primäre (104) oder sekundäre (108) Kommunikationsnetzknoten mit mindestens einem Sensor (122) direkt kommuniziert.

43. Verfahren nach Anspruch 24, wobei mindestens eine der mehreren entfernten Videokameras (102) angepaßt ist, ein Signal zu senden, das anfordert, daß ein Blitzlicht (106), das an den primären Kommunikationsnetzknoten gekoppelt ist, aktiviert wird.