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Manual técnico detallado de las cámaras industriales Sony DFW-SX910 y DFW-X710 (IIDC v1.30)

Visión general y arquitectura

Los módulos DFW-SX910 (1/2" TI PS CCD, 1.45 Mpx) y DFW-X710 (1/3" TI PS CCD, 800 kpx) son cámaras industriales de alta resolución con interfaz IEEE 1394-1995 a 400 Mbps, compatibles con la especificación IIDC (Instrumentation & Industrial Digital Camera) v1.30. Utilizan CCD de escaneo progresivo con píxeles cuadrados y filtro de color primario, eliminando conversión de aspecto. La DFW-SX910 entrega SXGA (1280×960) YUV 4:2:2 a 7.5 fps; la DFW-X710 entrega XGA (1024×768) YUV 4:2:2 a 15 fps. Incluyen funciones avanzadas: disparo externo (hardware/software), escaneo parcial (ROI 16×16), memoria de frames, sincronización bus 1394, ganancia 0-18 dB, balance de blancos multi-modo, y chasis de aluminio compacto.

Componentes y conexión

  • Módulo cámara DFW-SX910/X710
  • Cable IEEE 1394 (6 pines, 4.5 m)
  • Objetivos montura C recomendados: J6×11 MACRO (Canon), 25MM HD LENS VF2509 (Canon)
  • Tarjeta adaptadora host (comercial, ej. DFWA-400)

Diagrama de conexión: Objetivo C-mount → Cámara → Cable IEEE 1394 → Tarjeta host → PC → Monitor (≥17", 1280×1024).

Ubicación y función de partes

Frontal/Superior/Inferior

  1. Montura C (máx. 7 mm protrusión trasera)
  2. Agujero ajuste brida trasera (tornillo inferior)
  3. Lámpara piloto: OFF (power off), Verde (power on/video off), Naranja (video on/PC mode)
  4. Rosca trípode

Panel trasero

  1. TRIG IN / EXPOSURE OUT (4 pines): Conector trigger/generador señal. Ver asignación pines abajo.
  2. IEEE 1394 (6 pines): Cable suministrado.

Asignación pines TRIG IN / EXPOSURE OUT (4 pines hembra)

PinSeñal
1EXPOSURE OUT
2GND
3TRIGGER IN
4NC

Trigger: TTL 5V, flanco descendente, pulso ≥10 µs. Impedancia entrada: 10 kΩ.

Funciones estándar IIDC v1.30

Brillo (Brightness)

Ajuste fino nivel negro. Rango ~0-75 (gamma ON, 255 pasos).

Exposición automática (Auto Exposure)

Ajusta ganancia y/o obturador automáticamente según brillo sujeto. Requiere Gain o Shutter en Auto. Rango compensación: -1 EV a +0.5 EV. Configuración estándar: SX910 Format 0 Mode 2 Frame Rate 7.5 fps Trigger OFF; X710 Format 1 Mode 3 Frame Rate 15 fps Trigger OFF.

Nitidez (Sharpness)

8 niveles (0-7), estándar 3.

Balance de blancos (White Balance)

Ajuste ganancia R/B. Modos: Manual (2400-10000 K), One-Push Auto (2400-10000 K), ATW Auto (2650-6000 K, excluye fluorescente). Algoritmo promedia área definida. Recomendado: llenar encuadre con blanco bajo iluminación objetivo y ejecutar One-Push.

Matiz (Hue) y Saturación (Saturation)

Hue: ±15° desde setting fábrica (vector NTSC). Saturación: hasta 150% de fábrica.

Gamma

OFF (lineal), ON (1) (gradación natural para monitor), ON (2) (imagen 3D, rango dinámico pequeño).

Obturador (Shutter)

Tiempo exposición: 1/20.000 s a 2 s. Control relativo (12 bits) y absoluto (32-bit float, 10 µs-17.5 s, paso ~65.6 ns @ 15.25 MHz pixel clock). Fórmulas de conversión parámetro-tiempo específicas por modelo (ver manual). En exposición larga (>1 frame), frame rate real disminuye.

Ganancia (Gain)

0 a 18 dB. Auto ajusta según brillo (referencia en Auto Exposure). Curva ganancia-código: 70-511: 20log10((658+código)/(658-código))-0.35; 512-551: 0.0354×código-0.35.

Disparo trigger (Trigger Shutter)

Controla exposición por señal externa (Hardware Trigger) o comando software (Software Trigger, IIDC v1.31). Dos modos:

  • Trigger Mode 0: Exposición = parámetro Shutter. Máximo limitado por shutter.
  • Trigger Mode 1: Exposición = ancho pulso trigger. Sin límite exposición.
En ambos, flanco descendente inicia exposición. Acepta trigger a máxima resolución/frame rate (mejora vs DFW-SX900/X700). Importante: exposición no debe terminar antes de salida frame anterior (evita doble exposición).

Pan/Tilt

Desplaza ROI (definida por Video Mode) vertical/horizontalmente sobre imagen completa. Valor se reinicia al cambiar Video Mode.

Filtro óptico (Optical Filter)

Selecciona preset balance blancos: 0 = 3200 K, 1 = 5600 K. Útil si temperatura color entorno es conocida.

Canales de memoria (Memory Channels)

2 canales no volátiles guardan todos los ajustes cámara y video mode. El último canal usado se carga al encender. Procedimiento: ajustar → guardar en CH1/CH2 → cargar. CameraInitialize borra canales y restaura fábrica.

Escaneo parcial (Partial Scan)

ROI rectangular contigua en grid 16×16 par. Unidad mínima: SX910 80×60 px, X710 64×48 px. Formatos: Mono8, YUV4:1:1, YUV4:2:2 (Format 7 Mode 0). Frame rate aumenta reduciendo líneas verticales. En free-running, exposición inicia tras última transmisión. En trigger, exposición puede solaparse con salida, pero no debe terminar antes de salida frame anterior.

Extensiones IIDC (Vendor Unique)

Memory Shot

Captura 1+ frames en memoria interna 128 Mbit sin consumir ancho de banda 1394 durante adquisición. Ideal multi-cámara en bus único. Capacidad: SXGA YUV422: 6 frames; SXGA YUV411: 9; SXGA Mono8: 13. Fórmula: N = 16×1024×1024 / (W×H×K), K=1 (Mono8), 1.5 (YUV411), 2 (YUV422). Secuencia: configurar cámaras → adquisición simultánea → consultar memoria → transmitir almacenadas. Permite especificar tiempo de transmisión.

PAINT

Modifica referencia balance blancos (R/B offset) para que blanco en cámara no sea blanco puro en monitor (ej. visualizar 6800 K en monitor con luz 3200 K).

User Memory Area

256 bytes no volátiles, acceso quadlet/bloque. Persiste power-off.

Sincronización bus 1394

Cámaras en mismo bus sincronizan inicio exposición automáticamente (fluctuación ~4 µs por CPU). Para mayor precisión: trigger hardware común. Para multi-bus: trigger común a todas. Ancho de banda ISO ~32 MB/s limita cámaras simultáneas (ej. 1280×960 YUV422 @7.5 fps ≈18.4 MB/s). Reducir frame rate o resolución para más cámaras.

Exposure Out

Pin 1 conector 4 pines genera pulso LOW durante exposición (colector abierto, +5V/1kΩ pull-up). Guía aproximada, no exacta. No sale si hardware trigger activo.

Mapa de memoria y registros de control (CSR)

Espacio 64 bits: Bus ID (10 bits), Node ID (6 bits), 20 bits fijos a 1, 28 bits direccionables (realmente 24 bits). Base control: F0F00000h (desde ConfigROM CommandRegsBase). Registros clave:

  • F0F00000h: Camera Initialize (Write 80000000h)
  • F0F00100h: Video Format Inquiry
  • F0F00180h: Video Mode Inquiry
  • F0F00200h: Frame Rate Inquiry
  • F0F002E0h: Format 7 CSR Inquiry
  • F0F00400h: Basic Function Inquiry
  • F0F00500h: Feature Element Inquiry
  • F0F00600h: Isochronous Control Registers (Format, Mode, Rate, Channel/Speed, Start/Stop, Memory Save/Channel, One Shot)
  • F0F0071Ch: Absolute Control CSR Inquiry (Shutter)
  • F0F00800h: Feature Control (Brightness, Auto Exposure, Sharpness, White Balance, Hue, Saturation, Gamma, Shutter, Gain, Trigger, Trigger Delay, White Balance Fine, etc.)
  • F0F00970h: Absolute Control CSR (Memory Shot)
  • F0F10000h: Format 7 Mode 0 CSR
  • F0F30000h: Memory Shot Control
  • F0F40000h: PAINT Control
  • F0F50000h: User Memory Control

Verificación de modos soportados (ejemplo)

Leer Video Format Inquiry (F0F00100h): SX910 soporta Format 0,1,2,7 (E1000000h); X710 soporta 0,1,7 (C1000000h). Luego consultar Video Mode Inquiry por formato, y Frame Rate Inquiry por modo. Tablas completas en manual (páginas 18-19).

Secuencia de arranque y configuración

  1. Verificar modos soportados.
  2. Seleccionar Video Format, Mode, Frame Rate, Iso Channel/Speed.
  3. Configurar Feature Controls (Gain, Shutter, White Balance, etc.).
  4. Si Format 7: configurar Image Position, Unit Size, Color Coding ID, Bytes Per Packet.
  5. Iniciar transmisión isócrona (Iso_En = Start).
  6. Para One Shot / Multi Shot: con Iso_En=Stop, escribir One Shot o configurar Memory Shot.
  7. Usar Memory Channels para persistir ajustes.

Notas de operación y timing

  • No apagar durante acceso a memoria.
  • Evitar condensación, polvo, golpes, luz solar directa.
  • Timing trigger externo vs salida vídeo: detallado en Apéndice (página 34 original). Trigger Mode 0: latencia A~8 ms (SX910)/2.4 ms (X700), exposición B~120/64 ms, salida C~13/2.6 ms. Trigger Mode 1: latencia D~4.2/0 ms. En frame rate reducido, periodos se duplican. Periodo prohibición aceptación trigger = exposición + frame rate.
  • Especificaciones completas: página 35 original.
  • Ubicación píxeles CCD (Top View): SX910 1392×1040 efectivos, célula 4.65 µm; X710 1034×779 efectivos, célula 6.25 µm.
  • Sensibilidad espectral: curvas relativas R/G/B para cada sensor (página 40 original).
  • Dimensiones mecánicas: 55×50×110 mm, roscas M3/M4, brida 17.526 mm (página 41 original).

Apéndice: Parámetros y fórmulas clave

  • Shutter Absolute Value: Estructura {DWORD dwValue; float fValue;} fValue = tiempo en segundos; WriteQuad(offset, dwValue). Offset en F0F0071Ch/F0F00970h.
  • Gain Formula: Ver sección Gain.
  • Trigger Interval Mínimo = Tiempo exposición + 1/Frame Rate. Ej: 1/1000s @7.5 fps → ~134 ms (SX910), ~68 ms (X710).
  • Partial Scan Frame Rate = 1 / (Tiempo exposición + Tiempo transmisión líneas activas).