CoaXPress 相机触发设置

相机触发设置

触发

在机器视觉、工业相机或科学成像领域，"触发"（Trigger） 是指控制相机何时开始采集图像的机制。它让相机不再连续拍摄（自由运行模式），而是根据外部信号或内部条件精确地在特定时刻曝光和采集图像，从而实现与运动物体、其他设备（如光源、PLC、机械臂）的高精度同步。

为什么需要触发？

• 避免运动模糊：在传送带上抓拍高速移动的物体。
• 节省带宽/存储：只在有目标时拍照。
• 多相机同步：多个相机同时拍摄同一事件。
• 与光源同步：闪光灯亮起瞬间曝光。
• 提高系统确定性：确保图像采集时机可预测。

相机触发的主要类型

硬件触发（Hardware Trigger） ✅（最常用、最可靠）

原理：通过相机的 GPIO 接口（如 Hirose、M12 等） 接收一个电平信号（TTL/RS422/LVTTL 等）来启动曝光。

信号类型：

• 上升沿触发（Rising Edge）：信号从低→高跳变时触发。
• 下降沿触发（Falling Edge）：信号从高→低跳变时触发。
• 高电平触发 / 低电平触发：持续电平有效期间可多次触发（较少用）。

优点：延迟低（微秒级）、抖动小、抗干扰强。

典型应用：工业流水线、机器人引导、激光同步。

示例：光电传感器检测到产品到达 → 发出 TTL 高电平 → 相机立即曝光。

软件触发（Software Trigger）

• 原理：通过上位机软件（如 Halcon、OpenCV、厂商 SDK）发送指令触发相机拍照。
• 实现方式：调用 API 函数（如 AcquisitionStart + 触发命令）。
• 优点：无需额外接线，调试方便。
• 缺点：受操作系统调度影响，延迟高且不稳定（毫秒级抖动），不适合高速或高精度场景。
• 适用场景：实验室调试、低速检测、无硬件触发接口的相机。

自由运行（Free Running） ❌（严格来说不是"触发"，但常作为对比）

• 相机以最大帧率连续采集，不依赖外部信号。
• 适用于静态场景或对同步无要求的应用。

编码器触发（Encoder Trigger）（高级硬件触发）

• 原理：相机连接旋转编码器，根据物体移动的距离（而非时间）触发拍照。
• 特点：实现"等距采样"，即使传送带速度变化，图像间距仍一致。
• 应用：印刷检测、长幅材料检测（如布料、金属卷材）。

多相机同步触发

• 主从模式（Master-Slave）：
• 一台相机作为"主"，发出同步信号；
• 其他相机作为"从"，接收该信号同时曝光。
• 使用硬件线路（如 Sync Out / Sync In） 或 PTP（Precision Time Protocol） 实现纳秒级同步。
• 应用：3D 重建、多视角检测。

6. 曝光信号输出（Strobe / Flash Trigger）

• 虽然不是"输入触发"，但密切相关：
• 相机在曝光开始时，通过 GPIO 输出一个闪光信号（Strobe Out），用于触发外部光源。
• 确保只有曝光期间灯亮，节能且避免过曝。

触发相关的关键参数（在相机配置中常见）

参数	说明
Trigger Mode	On / Off（是否启用触发）
Trigger Source	Line0, Line1, Software, Action0（选择触发源）
Trigger Activation	RisingEdge, FallingEdge, AnyEdge
Trigger Delay	触发后延迟多少微秒再曝光（用于补偿机械/光路延迟）
Exposure Mode	TriggerWidth（曝光时间由触发脉冲宽度决定）或 Timed（固定曝光时间）

下面是一个相机的示例：

<Enumeration Name="TriggerSelector">

<ToolTip>Selects the type of trigger to configure.</ToolTip>

<Description>Selects the type of trigger to configure.</Description>

<DisplayName>Trigger Selector</DisplayName>

<Visibility>Beginner</Visibility>

<pIsLocked>IsRunning</pIsLocked>

<EnumEntry Name="FrameStart">

<Value>0x0</Value>

</EnumEntry>

<EnumEntry Name="FrameBurstStart">

<Value>0x1</Value>

</EnumEntry>

<pValue>TriggerSelectorReg</pValue>

</Enumeration>

<IntReg Name="TriggerSelectorReg">

<Address>0x8900</Address>

<Length>4</Length>

<AccessMode>RW</AccessMode>

<pPort>Device</pPort>

<Endianess>BigEndian</Endianess>

</IntReg>

<Enumeration Name="TriggerMode">

<ToolTip>Controls if the selected trigger is active. </ToolTip>

<Description>Controls if the selected trigger is active. </Description>

<Visibility>Beginner</Visibility>

<pIsLocked>IsRunning</pIsLocked>

<EnumEntry Name="On">

<Value>0x1</Value>

</EnumEntry>

<EnumEntry Name="Off">

<Value>0x0</Value>

</EnumEntry>

<pValue>TriggerModeReg</pValue>

</Enumeration>

<IntReg Name="TriggerModeReg">

<Address>0x8904</Address>

<Length>4</Length>

<AccessMode>RW</AccessMode>

<pPort>Device</pPort>

<pInvalidator>TriggerSelectorReg</pInvalidator>

<pInvalidator>UserSetLoadReg</pInvalidator>

<Endianess>BigEndian</Endianess>

</IntReg>

<Enumeration Name="TriggerSource">

<ToolTip>This feature defines the source of the trigger signal.</ToolTip>

<Description>This feature defines the source of the trigger signal.</Description>

<DisplayName>Trigger Source</DisplayName>

<Visibility>Beginner</Visibility>

<pIsLocked>IsRunning</pIsLocked>

<EnumEntry Name="Software">

<DisplayName>Software Trigger</DisplayName>

<Value>0x0</Value>

</EnumEntry>

<EnumEntry Name="CXPTrigger">

<DisplayName>CXP Trigger</DisplayName>

<Value>0x4</Value>

</EnumEntry>

<EnumEntry Name="Line0">

<DisplayName>Line Trigger 0</DisplayName>

<pIsImplemented>DIN1ConnectorType</pIsImplemented>

<Value>0x8</Value>

</EnumEntry>

<EnumEntry Name="Line1">

<DisplayName>Line Trigger 1</DisplayName>

<pIsImplemented>DIN1ConnectorType</pIsImplemented>

<Value>0x9</Value>

</EnumEntry>

<pValue>TriggerSourceReg</pValue>

</Enumeration>

<IntReg Name="TriggerSourceReg">

<Address>0x8908</Address>

<Length>4</Length>

<AccessMode>RW</AccessMode>

<pPort>Device</pPort>

<pInvalidator>TriggerSelectorReg</pInvalidator>

<pInvalidator>UserSetLoadReg</pInvalidator>

<Endianess>BigEndian</Endianess>

</IntReg>

<Enumeration Name="TriggerActivation">

<ToolTip>This feature defines the activation mode of the trigger signal.</ToolTip>

<Description>This feature defines the activation mode of the trigger signal.</Description>

<DisplayName>Trigger Activation</DisplayName>

<Visibility>Beginner</Visibility>

<pIsLocked>IsRunning</pIsLocked>

<EnumEntry Name="RisingEdge">

<DisplayName>Rising Edge</DisplayName>

<Value>0x4</Value>

</EnumEntry>

<EnumEntry Name="FallingEdge">

<DisplayName>Falling Edge</DisplayName>

<Value>0x5</Value>

</EnumEntry>

<EnumEntry Name="AnyEdge">

<DisplayName>Any Edge</DisplayName>

<Value>0x6</Value>

</EnumEntry>

<pValue>TriggerActivationReg</pValue>

</Enumeration>

<IntReg Name="TriggerActivationReg">

<Address>0x890C</Address>

<Length>4</Length>

<AccessMode>RW</AccessMode>

<pPort>Device</pPort>

<pInvalidator>TriggerSelectorReg</pInvalidator>

<pInvalidator>UserSetLoadReg</pInvalidator>

<Endianess>BigEndian</Endianess>

</IntReg>

<Command Name="TriggerSoftware">

<ToolTip>Generates an internal trigger. TriggerSource must be set to Software.</ToolTip>

<Description>Generates an internal trigger. TriggerSource must be set to Software.</Description>

<DisplayName>Software Trigger</DisplayName>

<Visibility>Beginner</Visibility>

<pValue>TriggerSoftwareReg</pValue>

<CommandValue>0</CommandValue>

</Command>

<IntReg Name="TriggerSoftwareReg">

<Address>0x8910</Address>

<Length>4</Length>

<AccessMode>WO</AccessMode>

<pPort>Device</pPort>

<Endianess>BigEndian</Endianess>

</IntReg>

CoaXPress 独有的触发

CXP设备除了上述提到的触发外，还支持通过Low Speed Up connection 发送触发信号，这个触发通常是指由HOST发送到Device。

我们来看一个示例，下面是EoSens 25CXP+ 系列相机的触发源选项：

<Enumeration Name="TriggerSource">

<ToolTip>This feature defines the source of the trigger signal.</ToolTip>

<Description>This feature defines the source of the trigger signal.</Description>

<DisplayName>Trigger Source</DisplayName>

<Visibility>Beginner</Visibility>

<pIsLocked>IsRunning</pIsLocked>

<EnumEntry Name="Software">

<DisplayName>Software Trigger</DisplayName>

<Value>0x0</Value>

</EnumEntry>

<EnumEntry Name="CXPTrigger">

<DisplayName>CXP Trigger</DisplayName>

<Value>0x4</Value>

</EnumEntry>

<EnumEntry Name="Line0">

<DisplayName>Line Trigger 0</DisplayName>

<pIsImplemented>DIN1ConnectorType</pIsImplemented>

<Value>0x8</Value>

</EnumEntry>

<EnumEntry Name="Line1">

<DisplayName>Line Trigger 1</DisplayName>

<pIsImplemented>DIN1ConnectorType</pIsImplemented>

<Value>0x9</Value>

</EnumEntry>

<pValue>TriggerSourceReg</pValue>

这里面的Software 是指HOST 写DEVICE 寄存器完成单次触发，CXPTrigger是指HOST 可以插入数据包向DEVICE 发送触发，Line0/1是相机上的硬件IO端口，典型是12PIN输入端口。其中很显然，触发精度、时延准确度依次为Software、CXPTrigger、Line0/1

下面重点说明CXPTrigger的使用。

HOST 端 如何发送CXP Trigger

下面内容节选自IP手册，最终解释权归星测电子所有。

Trigger触发接口

用于Device和Host互相发送、接收触发信号(目前没有厂商支持Device向HOST发送)。相机的触发来源通常有3个：

• CoaXPress 软件触发，通过Host向Device设备写寄存器实现；
• CoaXPress 协议触发，通过Host LINK层触发输入信号实现，相对于软件触发实时性强，实际应用中使用较多，无需为相机连接额外的触发接线；
• CoaXPress 相机外部硬件触发，通过相机的外部硬件接线实现，实时性最强，触发信号发出到相机收到触发信号的延迟可以忽略不计，但是需要额外接触发信号线

本章节描述通过Host IP Link层向CoaXPress Device设备发送触发信号的接口。

表 2‑1 trigger接口

|---------------------------|-----------|------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 信号名称 | 输入/输出 | 描述说明 |
| trigger_clk | 输入 | 可选trigger时钟输入。当TRIGGER_CLK_SYNC使能后，被用来对trigger 信号进行同步。默认disable，使用125M时钟输入。 |
| trigger_clrn | 输入 | 可选trigger复位输入。当TRIGGER_CLK_SYNC使能后，被用来复位同步逻辑。 |
| trigger_in | 输入 | trigger边沿选择。trigger_inn指示link n。0代表下降沿发送trigger，1代表上升沿发送trigger。 |
| trigger_in_chg | 输入 | Host向Device发送的trigger脉冲。trigger_in_chgn指示link n。 |
| trigger_ack | 输出 | device trigger响应信号，指示device是否收到了host发送的触发指令。trigger_ackn指示link n。 |
| trigger_out | 输出 | Device到Host下行链路trigger输出。trigger_outn\*3:n 指示link n。实际应用中，下行链路trigger 很少使用，绝大多数厂商不进行支持，在后续CXP协议中会考虑移除。 |
| trigger_delay_out | 输出 | 下行链路trigger延迟值。trigger_ackn\*7:n 指示link n。 |
| trigger_out_chg | 输出 | trigger_out有效指示信号。trigger_out_chgn指示link n。 |
| missed_triggers_count_out | 输出 | trigger丢失计数器输出，每个link 32bit。 |
| sent_triggers_count_out | 输出 | 发送trigger计数器输出，每个link 32bit。 |
| in_chg_triggers_count_out | 输出 | 有效trigger接收计数器，每个link 32bit。 |
| ack_triggers_count_out | 输出 | trigger响应计数器，每个link 32bit。 |

图 2‑1 uplink trigger timing，Host to Device

DEVICE 端如何接收CXP Trigger

下面内容节选自IP手册，最终解释权归星测电子所有。

Trigger触发接口

用于Device和Host互相发送、接收触发信号(目前没有厂商支持Device向HOST发送)。

表 2‑2 trigger接口

|-------------------|-----------|--------|-----------------------------------------------------------|
| 信号名称 | 输入/输出 | 位宽 | 描述说明 |
| trigger_in | 输入 | 4 | 触发输入，一个介于0和15之间的数字N，用于定义触发，对应于LinkTrigger0到LinkTrigger15。 |
| trigger_in_chg | 输入 | 1 | 此信号的上升沿触发并启动触发数据包，标志着触发信号有效标志。 |
| trigger_ack | 输出 | 1 | Trigger响应标志，表面HOST已经收到触发并给出了响应。 |
| trigger_out | 输出 | 1 | uplink上行触发输出，在从HOST接收到触发数据包时发生变化。 |
| trigger_delay_out | 输出 | 9 | uplink上行链路trigger延迟值。 |
| trigger_out_chg | 输出 | 1 | trigger_out_chg 信号表示触发输出已经发生变化并且有效。 |

uplink触发 HOST->Device:

在接收到uplink触发数据包时，IP分别在 trigger_out 和 trigger_delay_out 端口上输出接收到的触发电平和触发延迟。在 trigger_out_chg 端口上拉高一个单时钟周期的脉冲表示相关触发已到达。IP会自动向主机生成接收到的触发数据包的回应命令。下图表显示了uplink低速触发接口的时序图。

图 2‑2 uplink trigger timing, Host to Device