機器視覺中工業相機的數據接口是連接相機與主機或圖像處理系統的關鍵部件,決定了數據傳輸速度、實時性、兼容性等性能。以下是常見的工業相機數據接口類型:
1. USB接口
USB 3.0/3.1/3.2(USB3 Vision標準)
帶寬:5 Gbps(USB 3.0)、10 Gbps(USB 3.1)、20 Gbps(USB 3.2)。
特點:帶寬提升,支持更高幀率和分辨率;兼容USB2.0,需注意線纜質量和長度(通常≤5米)。
應用:中高速工業檢測、醫療成像等。
2. GigE(GigE Vision)
帶寬:1 Gbps(GigE)、5 Gbps(5GigE)、10 Gbps(10GigE)。
特點:
基于以太網協議,傳輸距離長(可達100米)。
需注意網絡延遲和CPU負載問題。
應用:多相機系統、長距離傳輸(如倉儲機器人、安防)。
3. Camera Link
帶寬:2.04 Gbps(Base配置)、5.44 Gbps(Medium)、6.8 Gbps(Full)。
特點:
專為工業相機設計,低延遲、高穩定性。
需專用幀接收卡(Frame Grabber),成本較高。
線纜長度受限(通常≤10米)。
應用:高速高分辨率場景(如電子制造檢測、高速運動分析)。
4. CoaXPress(CXP)
帶寬:單通道6.25 Gbps(CXP-6),多通道聚合可達25 Gbps(CXP-12)。
特點:
同軸電纜傳輸,距離可達40米(CXP-6)。
支持實時觸發和供電(PoCXP)。
需專用采集卡。
應用:醫療成像、半導體檢測等超高速需求場景。
CLHS
CLHS是Camera Link協議的高速演進版本,基于PCIe Gen2/3(將來甚至會更高到Gen4)總線,采用CX4線纜或光纖傳輸。
其單通道帶寬可達2.1GB/s,單卡最高支持4.8GB/s總帶寬。通過光纖擴展,傳輸距離可突破100米,顯著優于傳統Camera Link的10米限制。CLHS支持多通道并行傳輸,例如Teledyne DALSA的Xtium2-CLHS PX8系列卡,可同時處理四路數據流,
如果將來使用x8 Gen4槽口的采集卡, 在滿足PCI Express 4.0標準的情況下,采集卡甚至能夠達到最高13.0Gbytes/sec至host memory的數據量。尤其適用如今行業對更高分辨率更高行頻線陣/TDI相機的(如多場、高行頻TDI以及多光譜相機)的高數據通量實時采集。
CLHS作為下一代接口標準,旨在滿足所有機器視覺應用的需求。它從系統角度進行設計,確保節省成本的布線方案,同時滿足客戶對易用性、靈活性和數據可靠性的要求。
光纖覆蓋超長距離
電信和互聯網數據傳輸依賴光纖承載超大帶寬。容量取決于光纖類型,但光纖通常能承載兩倍于銅纜的帶寬。
電信和互聯網數據傳輸依賴光纖跨越國家和大陸——距離可達數千公里。雖然鮮有機器視覺應用需要如此距離,但光纖無疑拓展了傳統檢測系統的視野,這些系統曾受限于最大僅幾英尺的線纜長度。與機器視覺相關的傳輸距離對比:
1. Camera Link,標準銅纜:最長12米;
2. Camera Link HS C2 Copper銅纜:最長15米;
3. Camera Link HS CX4有源光纜(光纖):最長100米;
4. CLHS SFP+ Fibre Optic Cable*:最長300米。
光纖在機器視覺領域正逢其時
1. 標準支持:美國自動化成像協會(AIA)的Camera Link HS (CLHS)標準已明確定義光纖接口。
2. 產品成熟:包括Teledyne DALSA在內的多家相機和圖像采集卡供應商提供經濟高效的直連光纖接口方案。
3. 易于集成:AIA提供獲得CLHS委員會認可的IP核心,極大簡化了OEM廠商和終端客戶采用CLHS標準(含光纖接口)的過程。
光纖線纜的成本可能已低于銅纜。
現代光纖產品極其堅固耐用,完全能適應與銅纜相同的嚴苛工業環境,包括:彎曲;纏繞;揉皺;擠壓;沖擊與振動。
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