IEEE-1588 PTP(정밀 시간 프로토콜)를 통한 정밀 시스템 동기화

과제:검사 시스템의 장치를 동기화함에 있어 소프트웨어 대안을 생성할 때 너무 많은 시간이 소모됩니다.

해결책:

FLIR 카메라와 더불어 IEEE-1588 정밀시각 프로토콜(PTP)을 활용하면, 별도로 소프트웨어를 보완 할 필요 없이 수 초 이내에 모든 기기를 동기화 할 수 있습니다.시스템을 일반 시간 축에 일치시킴으로써 지터를 최소화하고 처리량을 극대화하는 간소화된 시스템 설계를 가능하게 합니다.

IEEE-1588 PTP(정밀 시간 프로토콜)는 무엇입니까?

IEEE-1588 PTP는 시스템 차원의 동기화된 타임스탬프를 생성하기 위해 로봇, 제어 시스템 및 구성요소 등의 내부 PTP 지원 이더넷 장치 클럭을 동기화하는 입증된 기술입니다. 전력망과 모바일 네트워크를 동기화 시킬 수 있는 전기 및 통신 시스템의 필요성에 덕분에 개발이 가속화되었습니다.

밀리초 비율로 작동하는 네트워크 시간 프로토콜 (NTP)에 비해 IEEE-1588 PTP는 몇 밀리초 내에서 PTP 지원 장치를 쉽게 동기화할 수 있습니다.

그림 1.경로 지연의 경우, 수치가 계산되어 소자들 간의 클럭을
동기화 시키는데 활용됩니다. 일차 장치는 (1)과 (2)에서 종속 장치로
2개의 신호를 전송합니다. 그 다음, 이차 장치는 신호를 되돌려 보내(3)고 경로 지연을 산출하여 클럭을 동기화 시킵니다(4).

IEEE-1588 PTP는 어떻게 작동합니까?

일차(모장치) 및 이차(종속 장치) 장치는 타임스탬프 처리된 메시지를 바꾸며 이를 비교하여 경로 지연을 결정합니다. 이러한 오프셋 계산을 토대로 이차 장치는 일차 장치와 동기화를 위해 내부 클럭을 조정합니다(그림 1 참조). 드리프트를 보상하기 위해 주기적으로 클럭을 동기화하여 장기 주파수 안정성을 달성합니다(그림 2 참조).

그림 2.동일한 주파수에서 작동하고 있는 클럭이라도 시간이 지나면 오차(드리프트)가 발생하게 됩니다.
IEEE 1588 장치는 이를 보상하기 위해 주기적으로 동기화됩니다.

간단한 IEEE-1588 PTP 구현은 어떻게 보입니까?

간단한 IEEE-1588 PTP 구현에서 몇몇의 PTP 지원 이더넷 장치가 연결되어 모장치 클럭으로 작동하는 장치 한 개로 전환합니다. 각 기기는 일차 장치(시계)와 동기화되어 네트워크와 동일한 시간으로 설정됩니다. 어떠한 장치도 일차 클럭으로 작동하지 않을 경우 PTP 지원 장치는 서로에게 문의하여 동기화할 최고의 클럭을 결정합니다.

네트워크에 실제 시간 축이 필요한 경우 GPS 시스템에서 시간 신호를 사용하는 Trimble Thunderbolt® GM100 등의 그랜드마스터 클럭을 연결합니다(그림 3 참조).

머신 비전에 대한 IEEE-1588 PTP의 주요 이점은 무엇입니까?

시스템 처리량을 안정화하는 정확한 타임스탬프  

프로세스 각 단계에서 별개의 센서를 활용하는 자동화 시스템 제어 기법에는 많은 지터 소스가 있으며 이상적이고 실제적인 주기 신호 사이의 차이점으로 정의됩니다(그림 4 참조). IEEE-1588 PTP를 통해 센서 신호 대신 타임스탬프를 기반으로 장치를 정밀하게 조정할 수 있습니다. 이를 통해 지터가 줄어들며 엄격한 시스템 조정이 가능해 처리량을 더 잘 예측할 수 있습니다.

그림 4:신호 지터

예를 들어, 센서 기반 신호를 사용하는 간단한 산업 어플리케이션에서 부품은 컨베이어를 이동하고 라벨이 부착되며 카메라는 라벨 표기 확인을 위해 검사합니다. 라벨이 누락된 경우 장애가 어디서 발생했는지 시스템은 어떻게 확인할 수 있습니까? 아마 부품이 늦게 도착했거나 라벨 표기 단계가 누락되었거나 카메라가 조기 트리거되었을 수 있습니다. IEEE-1588 PTP를 사용하는 시스템에서 프로세스의 각 조치는 일반 시간축으로 타임스탬프 처리될 수 있습니다. 이를 통해 이벤트의 정확한 시퀀스와 첫 번째 장애 지점을 식별할 수 있습니다.

대역폭 및 처리 오버헤드 감소

IEEE-1588 PTP는 잦은 센서 폴링이 필요한 대안과 비교해 네트워크 대역폭 및 CPU 주기를 없앱니다. 간단한 시스템 설계로 빠른 배치 및 간편한 정비 특성을 갖습니다. IEEE-1588 PTP는 또한 매우 크고 복잡한 네트워크 접속 형태에 대한 사용자의 별도 통제 없이도 안정적으로 작동합니다.

GigE 비전 카메라를 사용할 경우 PTP 지원 시 GigE 비전 표준은 IEEE-1588 PTP 타임스탬프를 지원하므로 기존 어플리케이션 변경이 필요 없습니다.

IEEE-1588 PTP 시스템은 미래 지향적입니다

IIoT(사물 인터넷) 및 4차 산업 혁명은 차세대 자동화 시스템 설계에 엄청난 영향을 끼칩니다. IIoT의 목표는 로봇, 제어 시스템, 카메라 및 기타 센서 등의 "스마트 물체" 네트워크를 구축하고 프로세스 최적화 강화를 위해 빅 데이터 분석도구를 사용하여 효율성을 높이는 것입니다. 모든 프로세스 단계에 대한 정확한 타임스탬프는 이러한 네트워크의 중요한 구성요소입니다. IEEE-1588 PTP 지원 장치를 오늘날의 시스템에 구축함으로써 미래의 IIoT에 준비할 수 있습니다.

FLIR 카메라는 어떻게 IEEE-1588 PTP를 활용하도록 돕습니까?

FLIR Blackfly S GigE 및 곧 출시되는 Oryx 10 GigE 카메라는 IEEE-1588 PTP를 지원합니다. 이러한 카메라는 처리량을 안정화하고 대역폭 및 처리 오버헤드를 줄이며 미래의 기술에 준비하도록 검사 시스템 내에서 IEEE-1588 PTP를 구현할 수 있는 시작점을 제공합니다. 다음 FLIR 제품의 특장점 관련 정보를 더 자세히 알아보려면 지금 연락 주시기 바랍니다.Blackfly S및Oryx카메라지금문의하기

Harris, Ken. "산업용 자동화를 위한 IEEE 1588의 활용." 측정, 제어, 통신을 위한 정밀 시계 동기화 기술(2008): 71-76
Srinivasan, Seshadhri, et al. “지터 범위를 활용하여 네트워크 자동화 시스템의 응답 시간 확인.” 소프트웨어 신뢰성 공학 워크샵(ISSREW), 2014 IEEE 국제 심포지엄. IEEE, 2014.