工业数据传输系统

技术领域

本发明涉及数据传输技术领域，具体涉及一种工业数据传输系统。

背景技术

目前，机器视觉应用场景越来越多，使用行业也越来越广泛，并且随着使用场景越来越多，特别是质检行业，对于瑕疵检验标准越来越高，因此对视觉系统的相机提出了更高的要求，需要使用更多的相机来感知更多的视觉盲区，从而去满足产品质检的检验要求。

通常采用千兆网相机接口并入多相机来感知更多的视觉盲区，但是现行的多相机解决方案，考虑到相机图像数据的有效传输，以及多相机的图像数据同步并发问题，都一般是采用主板PCIE（Peripheral Component Interconnect Express，高速串行计算机扩展总线标准）插槽拓展外置网口的方式来实现相机通过PCI（Peripheral ComponentInterconnect，外设部件互连标准）总线传输，但是因为服务器或者工控机的主板PCIE接口有限（一般一颗CPU最多支持两个X24接口，其他的多余的PCIE接口都是通过这两个进行扩展的），再加上服务器或者工控机的机箱空间不足，导致无法拓展更多的板卡，因此部分视觉系统会通过外接一个交换机来扩展更多的网络接口接入更多的相机。

正是因为以上使用场景的存在，导致服务器或者工控机会识别到多个网卡，并配置多个局域网，但是因为交换机的特性又导致多个局域网都属于一个网络内，同时由于相机使用的过程中是通过扫描网络端口内的所有相机进行枚举，最终通过匹配相机ID或者IP来控制相机，因此产生了一种不同网卡接在同一个交换机上，导致所有的网卡都能被访问到，从而造成枚举相机列表时列表错乱，以及难以实现对相机的精准控制的问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种工业数据传输系统，能够将工业数据进行统一的分配传输，避免出现过多的工业数据抢占一个传输通道的情况，并能够避免出现同一份工业数据重复传输的情况，造成带宽浪费，从而能够实现工业数据的稳定传输。

为达到上述目的，本发明实施例提出了一种工业数据传输系统，包括：多个数据采集装置，多个所述数据采集装置分别用于采集工业数据，并且多个所述数据采集装置设置于不同的子网中；转接装置，所述转接装置分别与多个所述数据采集装置相连，并且所述转接装置对应每个所述子网设有一个网关；控制装置，所述控制装置与所述转接装置相连，并且所述控制装置对应每个所述网关设有至少两个连接端口，所述控制装置通过所述连接端口与所述转接装置相连以接收多个所述数据采集装置得到的所述工业数据。

根据本发明实施例提出的工业数据传输系统，通过在不同的子网中设置多个数据采集装置，并对应每个子网在转接装置中设置一个网关与对应的数据采集装置相连，以及通过在控制装置中对应每个网关至少设置两个连接端口来接收工业数据，由此，能够将工业数据进行统一的分配传输，避免出现过多的工业数据抢占一个传输通道的情况，并能够避免出现同一份工业数据重复传输的情况，造成带宽浪费，从而能够实现工业数据的稳定传输。

另外，根据本发明上述实施例提出的工业数据传输系统还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，每个所述子网中的多个所述数据采集装置之间的并发时间互不相同。

根据本发明的一个实施例，所述转接装置中的多个所述网关之间相互隔离。

根据本发明的一个实施例，所述控制装置通过所述连接端口与所述转接装置中的每个所述网关相连以形成至少两条数据传输链路，并且所述控制装置与每个所述网关之间形成的所述数据传输链路相聚合以形成一条扩容链路。

根据本发明的一个实施例，所述控制装置中存储有多个所述数据采集装置的身份列表，所述控制装置通过所述身份列表对多个所述数据采集装置进行统一管理控制。

根据本发明的一个实施例，所述控制装置和所述数据采集装置之间设有UDP数据传输协议。

根据本发明的一个实施例，所述数据采集装置为高速并发的工业相机。

根据本发明的一个实施例，所述转接装置为交换机。

根据本发明的一个实施例，所述控制装置为算力机。

附图说明

图1为本发明实施例的工业数据传输系统的结构示意图；

图2为本发明一个实施例的工业数据传输系统的结构示意图；

图3为本发明一个实施例的转接装置配置网关的截面图；

图4（a）为本发明一个实施例的转接装置的转接口在网关A中的配置图；

图4（b）为本发明一个实施例的转接装置的转接口在网关B中的配置图；

图5为现有技术得到的相机列表的结果图；

图6为本发明一个实施例得到的相机列表的结果图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例的工业数据传输系统的结构示意图。

如图1所示，本发明实施例的工业数据传输系统包括多个数据采集装置10、转接装置20和控制装置30。其中，多个数据采集装置10分别用于采集工业数据，并且多个数据采集装置10设置于不同的子网中；转接装置20分别与多个数据采集装置10相连，并且转接装置20对应每个子网设有一个网关；控制装置30与转接装置20相连，并且控制装置30对应每个网关设有至少两个连接端口，控制装置30通过连接端口与转接装置20相连以接收多个数据采集装置10得到的工业数据。

具体地，如图2所示，本发明实施例的工业数据传输系统可设置八个数据采集装置10，并可将其分为两组，例如可将第一数据采集装置101至第四数据采集装置104分为第一组，并可将第一数据采集装置101至第四数据采集装置104设置在同一子网中，同时可在转接装置20中对应第一数据采集装置101至第四数据采集装置104所在子网设置一个网关，即网关A，从而可保证第一数据采集装置101至第四数据采集装置104采集到的工业数据通过设定的网关，即网关A进行传输，以将第一数据采集装置101至第四数据采集装置104采集到的工业数据发送至控制装置30，由此，能够将工业数据进行统一的分配传输，避免出现过多的工业数据抢占一个传输通道的情况，并能够避免出现同一份工业数据重复传输的情况，从而能够实现工业数据的稳定传输。

在本发明的一个实施例中，数据采集装置10可为高速并发的工业相机，并且每个子网中的多个数据采集装置10之间的并发时间互不相同。具体地，如图2所示，处于同一子网中的第一数据采集装置101至第四数据采集装置104之间的高速并发时间互不相同。

在本发明的一个实施例中，转接装置20可为交换机，并且转接装置20中的多个网关之间相互隔离。具体地，如图2所示，可采用网络隔离将转接装置20划分为第一网关（即网关A）和第二网关（即网关B），以保证第一网关（即网关A）和第二网关（即网关B）之间无法相互访问。更具体地，如图2所示，可将转接装置20中的24个转接口按照先后顺序分为两个独立网关，即网关A和网关B，其中网关A可配置为“192.168.A.X”，网关B可配置为“192.168.B.X”（其中，X的取值范围可为1-255，表示分配的局域网IP地址）。

举例而言，参照图3、图4（a）和图4（b），可通过浏览器访问转接装置20的WEB管理页面，可创建网关A的网络IP地址为192.168.1.253、网关B的网络IP地址为192.168.2.253，并可将转接装置20中的1-12转接口配置到网关A中，以及可将转接装置20中的13-24转接口配置到网关B中，由此，转接装置20可对转接口进行分区管理，从而可将不同数据采集装置10获得的工业数据通过指定的转接口进行数据传输，以减少转接口判断的时间，从而能够提高数据传输的效率，同时能够避免不同网关之间的相互访问，以解决控制装置30调用数据采集装置10SDK枚举时出现列表混乱和列表错误的问题。

同样地，每个网关所接入的数据采集装置10的网络IP地址也需要进行相应的配置，例如，在网关A中将所接入的数据采集装置10的网络IP可配置为“192.168.A.X”，在网关B中将所接入的数据采集装置10的网络IP可配置为“192.168.B.X”，其中，X表示可配置的网络IP地址，取值范围为1-255。其中，每个网关中的不同数据采集装置10之间的网络IP地址互不相同，可通过X取值配置不同的网络IP地址。

此外，需要说明的是，本发明工业数据传输系统中的数据采集装置10的数量是有限的，可根据数据传输网络的带宽划分每个子网可接入的数据采集装置10的数量，具体可根据多个数据采集装置10同步数据交换的数据量来计算每个子网可接入的数据采集装置10的数量，即可根据每个子网的数据传输网络的总带宽除以每个数据采集装置10的使用带宽数量来计算每个子网可接入的数据采集装置10的数量。

进一步地，可根据每个子网可接入的数据采集装置10的数量，在每个子网中配置相对应的数据采集装置10，具体配置过程可参照上述实施例，为避免重复，这里不在进行赘述。

在本发明的一个实施例中，控制装置30可为算力机，并且控制装置30可通过连接端口与转接装置20中的每个网关相连以形成至少两条数据传输链路，并且控制装置30与每个网关之间形成的数据传输链路相聚合以形成一条扩容链路。

具体地，如图2所示，控制装置30可通过连接端口与转接装置20中的网关A相连以形成两条数据传输链路，即数据传输链路a和数据传输链路b，同时可在控制装置30端和转接装置20端内部对传输网络进行一次网络载波聚合，以将数据传输链路a和数据传输链路b聚合，从而可将数据传输链路a和数据传输链路b捆绑以形成一条扩容链路。通过网络载波聚合，能够将传输网络的传输带宽扩容到原有数据传输链路带宽的1.6倍，并能够实现负载均衡，以保证所有数据采集装置10在进行数据传输时可将采集到的工业数据通过扩容链路进行平衡传输。其中，需要说明的是，上述扩容链路还具备主备功能，能够保证在其中一条数据传输链路丢失或网络断开连接时，另一条数据传输链路可直接切换至正常模式，例如可直接切换到1Gbps模式进行数据传输，从而能够保证数据传输的有效性和稳定性。

在本发明的一个实施例中，控制装置30中存储有多个数据采集装置10的身份列表，控制装置30可通过身份列表对多个数据采集装置10进行统一管理控制。

具体地，控制装置30可通过扫描系统的底层驱动接口获取该系统中所有数据采集装置10的身份信息，并可通过读取每个数据采集装置10的身份信息的头部参数得到每个数据采集装置10的的身份列表，具体如表1所示。

表1

如表1所示，其中，

在“CameraNum”列表索引顺序显示相机编号；

在“Supplier”列表显示数据采集装置10的品牌说明标识，如HaiKang；

在“Type”列表显示数据采集装置10的类型标识，主要是Area，即面阵和Line，即线扫；

在“Color”列表显示数据采集装置10的图像类型，主要是mono，即黑白和colors，即彩色；

在“Interface”列表显示数据采集装置10的传输接口，如USB、Network等；

在“DeviceIP”列表显示数据采集装置10的识别IP。

通过上述列表，控制装置30可对所有数据采集装置10进行精确管理，例如可进行初始化、开启、采图、设置拍照参数、关闭等操作，从而能够解决数据采集装置10列表接口不统一的问题，以实现数据采集装置10的统一管理，并能够解决工业数据传输过程中出现的丢帧，丢包问题，以及工业数据中出现的黑条和黑块问题。

在本发明的一个实施例中，控制装置30和数据采集装置10之间可设有UDP数据传输协议，并且该UDP数据传输协议的网络传输参数可进行如下配置：

其一，可在控制装置30端进行网络传输参数优化，其中，

“数据传输缓冲区”可设置为最大，以最大存储数据包数据；

“数据接收缓冲区”可设置为最大，以最大存储数据包数据；

“巨帧数据包”可设置为开启，并配置为9014字节，以确定网络的最高带宽；

“千兆位主从控制模式”可设置为自动检测；

“速度和双工模式”可设置为1.0Gbps全双工模式，以确定网卡工作的带宽速度；

“网卡属性中节能模式”可设置为关闭，以防止系统自动节能降速。

其二，可在数据采集装置10端进行网络传输参数配置，其中，

“数据重传”模式可设置为打开，以保证能接收到完整的数据帧；

“数据块最大重传包数”可设置为0，以避免系统等待数据产生数据堆叠；

“重传超时时间”可设置为20ms，以及时判定是否需要重传；

“最大等待包数”可设置为8192；

“数据块超时时间”可设置为3000ms，以保证突发数据块传输时间，保证图像帧数据的完整性；

“包超时时间”可设置为20ms，以及时判定是否需要重传；

“流通道包长”可设置为8192，以匹配巨帧，具体可低于巨帧值一千；

“流通道包间隔”可设置为700，保证数据包之间的预留时间，避免设置过高从而造成网络带宽下降。

通过上述对UDP（User Datagram Protocol，用户数据包协议）数据传输协议的网络传输参数的配置，能够保证数据传输的准确性，从而能够避免出现大量数据丢包的情况。

根据本发明实施例提出的工业数据传输系统，通过在不同的子网中设置多个数据采集装置，并对应每个子网在转接装置中设置一个网关与对应的数据采集装置相连，以及通过在控制装置中对应每个网关至少设置两个连接端口来接收工业数据，由此，能够将工业数据进行统一的分配传输，避免出现过多的工业数据抢占一个传输通道的情况，并能够避免出现同一份工业数据重复传输的情况，造成带宽浪费，从而能够实现工业数据的稳定传输。

下面将结合图5和图6进一步阐述本发明实施例的工业数据传输系统的突出效果。

如图5所示，在现有技术中，每次扫描相机列表时，都需要遍历所有网络连接口的相机，往往会造成同一相机设备被重复多次扫描的情况，出现多份相机列表，导致相机列表错乱，出现例如图5中的感叹号标注的列表，表示该列表对应的相机为不可用状态，从而导致出现大量无用数据列表，增加大量的冗余数据传输，造成数据传输多、传输效率较慢；相对应地，本发明的工业数据传输系统，通过设置在转接装置中对应每个子网设置一个网关，对工业数据进行分区传输，从而可得到图6所示的相机列表，避免出现不可用状态的列表，从而能够解决不同网关下相机列表错乱问题，并能够提高数据传输的稳定性和传输效率。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。