GPIO コネクタ (CoF フレームグラバー)#
これにより、以下を含む詳細かつ複雑なトリガーシステムを設定できます。
- シャフトエンコーダー、光電センサーなどの外部デバイスからトリガー信号を受信します (トリガーIN)。
- フレームグラバーからカメラ、照明などの外部デバイスへトリガー信号を送信する（トリガーOUT）。
- ソフトウェアトリガーを受信する。
情報
imaFlex 2 Dual 100フレームグラバーのトリガーは、アプレットを介して設定する必要があります。このトピックではハードウェアインターフェースと物理的接続について説明しますが、標準的なトリガーおよびGPIO設定ツール (gpioToolやpylonパラメータなど) を使用してソフトウェア設定を行うことはできません。アプレットを介したトリガー設定の詳細については、以下のドキュメントを参照してください。
- VisualAppletsドキュメント、特にAppletProperties Operator Documentation
- アプリケーションノート：プログラマブルフレームグラバー向けの信号処理アプレットの設計
- imaFlex 2 Dual 100の標準アプレットドキュメントのMiscellaneous / GPIO Configurationの章
トリガーを使用することで、画像取得プロセスを制御できます。たとえば、特定のタイミングで画像を取得すること、カメラから配信された画像を受け入れるタイミングを定義すること、取得するライン数を指定すること、または照明を制御することができます。
imaFlex 2 Dual 100のトリガーインターフェース#
imaFlex 2 Dual 100フレームグラバーには、以下のトリガーインターフェースが用意されています。
- スロットブラケット上のFront GPIO：SUB-D 26ピンコネクタ×1。
- GPIO trigger board connector (34 pin)：追加のトリガーボード（Opto Trigger 5またはTTL Trigger）を接続するための34ピンソケット（トリガーユニット「GPIO」）×1。
- C0/C1 QSFP28 connectors：CoFカメラに接続する場合、QSFP28コネクタを介して最大16個のCoFトリガータイプパケット。
入力構成#
imaFlex 2 Dual 100には2つの独立したGPIグループがあり、各グループには4つのGPIが含まれています。GPIグループは、differentialまたはsingle-endedに設定できます。この設定は、グループ内のすべてのGPI信号に適用されます。一方のグループをdifferential、もう一方をsingle-endedにすることも、両方をdifferentialまたは両方をsingle-endedにすることもできます。デフォルトモードはsingle-endedです。
- differentialモードでは、Front GPIO上のGPIを使用して、各グループで最大2つの差動信号（両方のグループを合わせて最大4つ）を受信できます。
- single-endedモードでは、Front GPIO上のGPIを使用して、各グループで最大4つのシングルエンド信号（両方のグループを合わせて最大8つ）を受信できます。
フロントGPIグループ#
フロントGPIOインターフェースには、それぞれ4つのGPI信号を含む2つの独立したGPIグループが用意されています。各グループにはコネクタ上に専用の電源ピンがあり、グループごとに異なる電圧レベルで動作させることができます。AppletProperties VisualAppletsオペレーターのPropertyを使用して、ソフトウェアで各グループの設定を行います。
各GPIグループは、すべての入力で20 kΩのプルアップまたは20 kΩのプルダウン抵抗を有効にするように設定できます。さらに、グループの動作モードを差動シグナリングとシングルエンドシグナリングの間で切り替えることができます。
差動モードでは、GPI[n]およびGPI[n+2]のみが有効な情報を伝送します。中間の信号（GPI[n+1]およびGPI[n+3]）は意味のあるデータを提供しないため、無視する必要があります（ドスクケアとして扱います）。シングルエンドモードでは、グループの4つのGPI信号すべてが使用可能であり、有効な情報を伝送します。
すべてのグループのGPI、ならびにその電源および制御信号はガルバニック絶縁されています。
次の図は、単一のGPIグループの論理ブロック図を示しています。
差動モード#
差動モードでは、各フロントGPIグループの4つのGPIは差動信号を受信するように設定されます。偶数番号のGPI信号のみがFPGAに意味のあるデータを提供します。対応する奇数番号のGPIは、ドントケア信号として扱う必要があります。
フロントGPIOインターフェースは2つのグループで構成されています：
- Group 03：GPI[0]、GPI[1]、GPI[2]、GPI[3]
- Group 47：GPI[4]、GPI[5]、GPI[6]、GPI[7]
GPIの番号付けは、VisualAppletsオペレーターに表示されるFPgaアプレット番号と直接対応しています（1:1マッピング）。
下の表は、両方のグループが差動動作に設定されている場合の各GPIピンの意味を説明しています。
| PIN番号 | Signal Type | 基準信号 |
|---|---|---|
| 1 | FrontGpi6、差動入力6 (+) | VccIn47 (ピン 19) / GndIn47 (ピン 20) |
| 2 | FrontGpi7、差動入力6 (-) | VccIn47 (ピン 19) / GndIn47 (ピン 20) |
| 3 | FrontGpi2、差動入力2 (+) | VccIn03 (ピン 21) / GndIn03 (ピン 22) |
| 4 | FrontGpi3、差動入力2 (-) | VccIn03 (ピン 21) / GndIn03 (ピン 22) |
| 10 | FrontGpi4、差動入力4 (+) | VccIn47 (ピン 19) / GndIn47 (ピン 20) |
| 11 | FrontGpi5、差動入力4 (-) | VccIn47 (ピン 19) / GndIn47 (ピン 20) |
| 12 | FrontGpi0、差動入力0 (+) | VccIn03 (ピン 21) / GndIn03 (ピン 22) |
| 13 | FrontGpi1、差動入力0 (-) | VccIn03 (ピン 21) / GndIn03 (ピン 22) |
| 19 | VccIn47 (入力グループ 47 用絶縁型 VCC) | GndIn47 (pin 20) |
| 20 | GndIn47 (入力グループ 47 用絶縁型グランド) | VccIn47 (ピン 19) |
| 21 | VccIn03 (入力グループ 03 用絶縁型 VCC) | GndIn03 (ピン 22) |
| 22 | GndIn03 (入力グループ 03 用絶縁型グランド) | VccIn03 (ピン 21) |
| シールド | GND（非絶縁ボードグランド / アース / ブラケット） |
シングルエンドモード#
シングルエンドモードでは、フロントGPIグループの4つのGPIは4つの独立したシングルエンド信号を受信するように設定されます。GPIの番号付けは、VisualAppletsオペレーターに表示されるFPGAアプレット番号と直接対応しています（1:1マッピング）。
下の表は、両方のグループがシングルエンド動作に設定されている場合の各GPIピンの意味を説明しています。
| PIN番号 | Signal Type | 基準信号 |
|---|---|---|
| 1 | FrontGpi6、入力6 | VccIn47 (ピン 19) / GndIn47 (ピン 20) |
| 2 | FrontGpi7、入力7 | VccIn47 (ピン 19) / GndIn47 (ピン 20) |
| 3 | FrontGpi2、入力2 | VccIn03 (ピン 21) / GndIn03 (ピン 22) |
| 4 | FrontGpi3、入力3 | VccIn03 (ピン 21) / GndIn03 (ピン 22) |
| 10 | FrontGpi4、入力4 | VccIn47 (ピン 19) / GndIn47 (ピン 20) |
| 11 | FrontGpi5、入力 5 | VccIn47 (ピン 19) / GndIn47 (ピン 20) |
| 12 | FrontGpi0、入力 0 | VccIn03 (ピン 21) / GndIn03 (ピン 22) |
| 13 | FrontGpi1、入力 1 | VccIn03 (ピン 21) / GndIn03 (ピン 22) |
| 19 | VccIn47 (入力グループ 47 用絶縁型 VCC) | GndIn47 (pin 20) |
| 20 | GndIn47 (入力グループ 47 用絶縁型グランド) | VccIn47 (ピン 19) |
| 21 | VccIn03 (入力グループ 03 用絶縁型 VCC) | GndIn03 (ピン 22) |
| 22 | GndIn03 (入力グループ 03 用絶縁型グランド) | VccIn03 (ピン 21) |
| シールド | GND（非絶縁ボードグランド / アース / ブラケット） |
差動モードとシングルエンドモードの同時使用
各GPIグループは独立して動作するため、一方のグループを差動モードに設定し、もう一方のグループをシングルエンドモードに設定することができます。一方のグループの設定は、もう一方のグループの動作に影響を与えません。
物理入力の電気的特性#
| 説明 | 最小 | 標準 | 最大 | 単位 |
|---|---|---|---|---|
| 供給電圧 | 4.5 | 26 | VDC | |
| 入力しきい値 | 20 % 供給電圧 | VDC | ||
| 差動入力オフセット電圧 | 50 | mV | ||
| GPI ピンでのバイアス電流 | -25 | -400 | nA | |
| GPI グループ電圧 IN での総電流 | -50 | mA |
物理入力のタイミング特性#
| 説明 | 標準 | 単位 |
|---|---|---|
| 伝播遅延 | 300 | ns |
| 最小パルス幅 | 200 | ns |
| 最大周波数 | 2.5 | MHz |
フロントGPOグループ (トリガー出力)#
フロントGPIOインターフェースは2つのグループで構成されています：
- グループ 03: GPO[0]、[1]、[2]、[3]
- グループ 47: GPO[4]、[5]、[6]、[7]
すべてのグループにはコネクタ上に専用の電源ピンがあります。つまり、グループ電源ピンに外部から 5 V が供給される場合、そのグループの出力 GPO 信号は 5 V TTL と互換性のある従来の 5 V CMOS レベルになります。外部電源は 4.5 V ～ 26 V の範囲にすることができます。
次の図は、単一のGPOグループの論理ブロック図を示しています。
物理出力の電気的特性#
| 説明 | 値 |
|---|---|
| 出力電圧高（VOH） | 最小 VCC 出力 – 0.4 V @ -6.5 mA |
| 出力電圧低（VOL） | 最大 0.4 V @ 6.5 mA |
| 出力電流（IO） | ± 50 mA |
5 V 出力 (最大電流 500 mA)
フロントGPIOコネクタには、5 VDCを供給する電圧出力ピンが用意されています。この電源は、外部電源を利用できない場合にGPOおよびGPI回路に電力を供給するために使用できます。最大電流は500 mAです。
物理出力のタイミング特性#
| 説明 | 標準 | 最大 | 単位 |
|---|---|---|---|
| 立ち上がり / 立ち下がり時間 | 3 | 30 | ns |
| 伝播遅延 | 70 | ns |
GPIOトリガーボードコネクタ (34ピン)#
GPIOトリガーボードコネクター（34ピン）を介して、フレームグラバーを Trigger Extension Board に接続できます。
次の図は、フレームグラバーを Trigger Extension Board と組み合わせて使用する方法を示しています。
GPIOトリガーボードコネクターの仕様：
- 8つのデジタル入力（IN 0～7）
- 8つのデジタル出力（OUT 0～7）
8つの入力には0から7までの番号が割り当てられています。8つの出力の範囲は0から7までです。
GPIO コネクターは、Trigger Extension Board を接続するために使用されます。Trigger Extension Board の物理インターフェースの構成（TTL またはオプトカプラ絶縁、プルアップ、プルダウン、差動、またはシングルエンド信号）は、使用している Trigger Extension Board によって異なります。詳細については、Opto-Coupled Trigger 5 または TTL Trigger を参照してください。
インストールの手順については、Installing a Trigger Extension Board を参照してください。
1 つまたは複数のフレームグラバーデバイスを 1 つまたは複数のトリガーボードに接続する方法の詳細については、Synchronizing Multiple Boards を参照してください。
GPIOトリガーボードコネクタのピン配列 (34ピン)#
34ピンフラットケーブルにより、フレームグラバーを外部トリガーボードに接続できます。すべてのBaslerフレームグラバーには、8つのデジタル入力（IN 0～7）と8つのデジタル出力（OUT 0～7）が備わっています。
個々の入力と出力の使用方法は、アプレットを介して設定できます。使用しているアプレットのマニュアルを参照してください。
| ピン番号（奇数） | I/O 名 | ピン番号（偶数） | I/O 名 |
|---|---|---|---|
| 1 | トリガー出力 0 | 2 | +3.3 VDC |
| 3 | トリガー出力 1 | 4 | +3.3 VDC |
| 5 | トリガー出力 2 | 6 | GND |
| 7 | トリガー出力 3 | 8 | GND |
| 9 | トリガー入力 0 | 10 | GND |
| 11 | トリガー入力 1 | 12 | GND |
| 13 | トリガー入力 2 | 14 | GND |
| 15 | トリガー入力 3 | 16 | GND |
| 17 | トリガー出力 4 | 18 | GND |
| 19 | トリガー出力 5 | 20 | GND |
| 21 | トリガー出力 6 | 22 | GND |
| 23 | トリガー出力 7 | 24 | GND |
| 25 | トリガー入力 4 | 26 | GND |
| 27 | トリガー入力 5 | 28 | GND |
| 29 | トリガー入力 6 | 30 | GND |
| 31 | トリガー入力 7 | 32 | VCCIO (+2.5 VDC / 3.3 VDC) |
| 33 | プレゼンス検出 | 34 | VCCIO (+2.5 VDC / 3.3 VDC) |
すべてのGPO信号はプッシュプルドライバーによって駆動されます。
トリガー拡張ボードの接続方法と使用方法については、Opto Trigger 5とTTL Triggerのセクションを参照してください。トリガー信号の使用方法については、特定のアプレットのマニュアルを参照してください。
電源の有無に関わらず、トリガーソースをフロントGPIOに接続する#
通常、トリガーデバイスには2つのタイプがあります：
- GPIOに電源を供給するデバイス、および
- 外部電源の供給を必要とするデバイス。
imaFlex 2 Dual 100は、両方のタイプのデバイスと組み合わせて使用できます。
GPIOに電源を供給するソースデバイス#
このセクションでは、GPIO電源を供給するシャフトエンコーダーをimaFlex 2 Dual 100に接続する方法の例を示します。シャフトエンコーダーは、GPIグループ03に差動接続されます。
GPIOに外部電源を必要とするソースデバイス#
このセクションでは、外部GPIO電源を必要とするシャフトエンコーダーをimaFlex 2 Dual 100に接続する方法の例を示します。
シャフトエンコーダの電源ピンを接続するだけでなく、VccIn03を5VOutIsoに、GndIn03をGndOutIsoに必ず接続してください。これは、フレームグラバーのGPI回路に電力を供給するために必要です。
GPIOに電源を供給するシンクデバイス#
この章では、GPIO電源を供給するコントロールシンクをimaFlex 2 Dual 100に接続する方法の例を示します。
コントロールシンクは、GPOグループ03のport[0]およびport[1]に差動接続されます。
GPIOに電源を必要とするシンクデバイス#
このセクションでは、外部GPIO電源を必要とするシンクをimaFlex 2 Dual 100に接続する方法の例を示します。
コントロールシンクは、GPOグループ03のポート[0]およびポート[1]に差動接続されます。
シンクの電源ピンを接続するだけでなく、VccOut03を5VOutIsoに、GndOut03をGndOutIsoに必ず接続してください。これは、フレームグラバーのGPO回路に電力を供給するために必要です。
5 V フレームグラバー外部電源
すべてのBaslerフレームグラバーは、外部GPIO電源を必要とする外部デバイスを接続するための5 V電源供給を提供します。この5 Vは、供給されるすべてのGPIOポートで最大500 mAの電流を維持できます。
Trigger Extension Board#
Trigger Extension Boardは、小レイテンシでさまざまなタスクを実行するのに役立ちます。例：
- カメラの制御
- 周辺機器の制御
- 複数のフレームグラバーの同期
Baslerフレームグラバーで使用可能なすべてのTrigger Extension Boardは、以下の機能を提供します。
- 8つのデジタル入力（IN 0～7）（8つのシングルエンド信号または4つの差動信号）
- 8つのデジタル出力（OUT 0～7）
詳細については、Opto-Coupled Trigger 5およびTTL Triggerを参照してください。
アプレット固有のトリガー設定#
アプレットを使用して、トリガー拡張ボードの個々のI/Oの使用方法を設定できます。Configuring the Trigger Options within an Appletおよび使用している特定のアプレットのマニュアルを参照してください。
アプレット内でのトリガーオプションの構成#
アプレットのトリガー設定には、次のようにアクセスできます。
- microDisplay X：GUIを介してパラメータ値をトリガーできます。
- Framegrabber API：特定の画像処理アプリケーションへのフレームグラバーの統合を可能にします。
トリガーシステムに対する要求は、アプリケーションによって異なります。
- エリアスキャンでは、1つのトリガータイプ（フレームトリガー）のみが必要です。
- ラインスキャンでは、ライントリガー（各ラインのトリガーパルスを送信）とフレームトリガーの2つのトリガータイプが必要です。ラインスキャンアプリケーションでは、フレームトリガーによって、1つの画像にいくつのラインを追加するかを制御します。
利用可能なパラメータ（および設定がもたらす影響）については、使用しているアプレットのマニュアルを参照してください。