工業(yè)相機(jī)和科學(xué)相機(jī)能夠通過各種圖像傳感器（相機(jī)成像器）選項實現(xiàn)驚人的速度和分辨率。相機(jī)技術(shù)的前端傳感器設(shè)計不斷發(fā)展，后端相機(jī)接口也在不斷發(fā)展。視覺系統(tǒng)引入新的連接器和電纜繼續(xù)推動成像應(yīng)用邊界的擴(kuò)展，實現(xiàn)更高的帶寬和更可靠的數(shù)據(jù)傳輸。
談及容易使用的數(shù)字接口時，沒有什么能比得上USB（通用串行總線）。這種即插即用的接口誕生于1996年左右，并且當(dāng)時已經(jīng)有了一些顯著的改進(jìn)。演變進(jìn)化至USB3版本后，成像行業(yè)發(fā)生了翻天覆地的變化，推動了千兆速度的普及。如今，USB3已成為成像行業(yè)的主要產(chǎn)品，并且發(fā)展速度不斷加快。
USB3的第一個迭代是USB 3.0，經(jīng)過USB 3.1 Gen 1和USB 3.2 Gen 1等多次更名。最終，USB超過了USB2 480Mbit/s的速度限制，至高達(dá)到5Gbit/s。USB3連接器已廣泛應(yīng)用于各種產(chǎn)品，不出所料，在工業(yè)和科學(xué)成像市場中，這款連接器也找到了一條繼續(xù)發(fā)展壯大的道路。
USB3標(biāo)準(zhǔn)使用了多種連接器。標(biāo)準(zhǔn)USB3 Type-A等連接器常見于計算機(jī)和其他用于從相機(jī)捕獲圖像的主機(jī)設(shè)備。USB3 Type-B和USB3 Micro-B接口是工業(yè)相機(jī)常使用的兩種連接器，因為這兩種接口的鎖定連接器有助于固定長達(dá)10米的電纜。由于USB成為計算機(jī)和許多其他電子設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)連接器，大多數(shù)設(shè)備均可采用這種從相機(jī)傳輸圖像數(shù)據(jù)必需的硬件。無需購買圖像采集卡、特殊組件和電纜，USB3相機(jī)能夠提供性價比高的設(shè)置，并且可以進(jìn)行大量部署，但并不會增加視覺系統(tǒng)的意外成本。如需了解各種USB3相機(jī)選項，請訪問Teledyne Lumenera USB3相機(jī)產(chǎn)品頁。
除物理接口外，還通過基于GenICam™通用編程接口的USB3 Vision®提供軟件支持。USB3 Vision允許視覺系統(tǒng)在升級到新相機(jī)后繼續(xù)使用相同的軟件平臺。通過使用支持相同標(biāo)準(zhǔn)化USB3 Vision軟件的Lt-C/M4020B板級相機(jī)等相機(jī)，設(shè)計人員可以更改視覺系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)，無需擔(dān)心產(chǎn)品的兼容性問題。有許多基于USB3 Vision平臺的軟件包。根據(jù)不同的制造商和所需功能，可以縮小軟件的選擇范圍。USB3 Vision軟件的示例包括Teledyne Imaging提供的LuCam和Sapera。
自2006年以來，使用GigE Vision®即可實現(xiàn)可靠的高速圖像捕獲。通過使用Cat5和Cat6等以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)電纜，工業(yè)相機(jī)可以使用GigE Vision標(biāo)準(zhǔn)來實現(xiàn)一系列圖像捕獲速度。在工業(yè)成像行業(yè)中，常見的速度在1-5Gbit/s之間。
GigE Vision標(biāo)準(zhǔn)基于Internet協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，接受AIA監(jiān)管。通過GigE相機(jī)將網(wǎng)絡(luò)硬件集成到視覺系統(tǒng)中，使用戶具備能夠遠(yuǎn)程24/7全天候控制多臺相機(jī)的優(yōu)勢。擁有完整的GigE Vision系統(tǒng)，使用的所有相機(jī)都可以在同一軟件平臺上運(yùn)行。無需實際部署，相機(jī)就可以利用精確時間協(xié)議（PTP）與同步時間戳同步運(yùn)行。這意味著多相機(jī)拓?fù)涫情_發(fā)GigE視覺系統(tǒng)的關(guān)鍵優(yōu)勢。
顧名思義，1GigE相機(jī)能夠達(dá)到1Gbit/s的速度。這種類型的帶寬通過標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)電纜（如圖2所示）傳輸?shù)街鳈C(jī)PC或網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。使用網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的目的在于能夠輕松同步許多連接設(shè)備，例如與PTP連接的設(shè)備。然而，PTP僅作為確保相機(jī)之間時間戳同步的一種方式，因此需要實現(xiàn)其他的獨(dú)特功能，例如Teledyne DALSA的GigE相機(jī)中的功能，以完全同步GigE Vision系統(tǒng)中的相機(jī)，實現(xiàn)同時圖像捕獲。這意味著可以嚴(yán)格控制多臺相機(jī)的圖像采集，以避免相機(jī)預(yù)計圖像拍攝時間與圖像捕獲時間不一致。
GigE相機(jī)的另一個重要優(yōu)勢是可以可靠保持這些速度，以便能夠在工廠自動化和檢查等應(yīng)用中持續(xù)使用，電纜長度可達(dá)100米。
顧名思義，5GigE相機(jī)的速度至高可達(dá)5Gbits/s。這意味著帶寬提高了五倍，但使用5GigE相機(jī)和接口相關(guān)的成本很可能會低得多，僅略高于1GigE。真正的價格差異取決于相機(jī)的傳感器選擇。5GBASE-T鏈接速度可以實現(xiàn)提速。因此，5GigE視覺系統(tǒng)可能會導(dǎo)致成本增加，但如果系統(tǒng)允許，則速度會大幅提升。
每臺相機(jī)均采用GigE標(biāo)準(zhǔn)后，系統(tǒng)可以在簡單的軟件上運(yùn)行，例如Teledyne Imaging Sapera平臺，從而有助于OEM類型應(yīng)用充分利用每臺相機(jī)的功能。
TurboDrive™可以提高標(biāo)準(zhǔn)GigE相機(jī)所達(dá)到的速度，從而有可能將標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)傳輸速率提升一倍。Teledyne DALSA這一非比尋常的升級能夠使595Mbytes/s的典型5GigE連接速度幾乎翻倍，至高可達(dá)985Mbytes/s。TurboDrive不依賴完全不同的硬件，而是采用Teledyne DALSA相機(jī)現(xiàn)有的GigE連接，可以將速度提高20-150%。這種性能升級不會使視覺系統(tǒng)面臨數(shù)據(jù)丟失增加的風(fēng)險，相反地，使用TurboDrive的相機(jī)通?？梢砸詢杀兜膸蔬\(yùn)行。由于幀率提高，這使得裝配線成像等應(yīng)用能夠以雙倍速度運(yùn)行，從而使生產(chǎn)速度高效翻倍。該技術(shù)適用于1/4"和APS-H傳感器畫幅的各種Genie Nano GigE產(chǎn)品（包括1GigE 和5GigE）
對USB和GigE等接口標(biāo)準(zhǔn)的命名和速度的理解可能會令人非常困惑。為闡明這兩種接口的具體情況，Teledyne Lumenera在博文《USB和GigE：成像系統(tǒng)阿相機(jī)接口的演變》中深入探討了這兩種接口。
與USB3或GigE相機(jī)不同，CoaXPress（CXP）使用需要連接到圖像采集卡的同軸電纜。圖像采集卡也稱采集卡。主機(jī)中搭載圖像采集卡，可以幫助處理相機(jī)傳輸?shù)膱D像數(shù)據(jù)。需要圖像采集卡來使用CXP相機(jī)捕獲圖像，好處是性能顯著提高。圖像采集卡作為主機(jī)的物理升級設(shè)備，賦予整個視覺系統(tǒng)更多的能力來處理圖像數(shù)據(jù)并增加系統(tǒng)的整體帶寬。利用相機(jī)背面的多個連接器和圖像采集卡，可以增加單臺CXP相機(jī)的帶寬，從而打開更多通道讓數(shù)據(jù)流通過。
對于標(biāo)準(zhǔn)化相機(jī)接口，Camera Link的設(shè)計簡單可靠，可改善相機(jī)和圖像采集卡之間的連接。Camera Link首發(fā)于2000年，隨后更新至Camera Link 2.0，提供了新的選項，例如用于小型相機(jī)的 Mini Camera Link連接器、Power over Camera Link（PoCL）和PoCL-Lite（更小的PoCL電纜）。
使用Camera Link，電纜max可達(dá)10米，而在全/80-bit容量下，max可支持7米的電纜。Camera Link相機(jī)同時具備全輸出和80-bit輸出，需要兩條電纜連接至圖像采集卡，以充分利用大圖像數(shù)據(jù)吞吐量。
在基本配置中，Camera Link相機(jī)使用單根電纜的速度可達(dá)到255Mbyte/s，在Deca配置中使用兩根電纜速度可達(dá)到850Mbyte/s。此外，視覺系統(tǒng)還可以將雙基配置中的兩臺相機(jī)連接至一個圖像采集卡，并非使用兩條電纜連接一臺相機(jī)。因此主機(jī)PC能夠通過一個接口控制多臺相機(jī)。
在Camera Link開發(fā)的基礎(chǔ)上，截至2012年，Camera Link HS（CLHS）一直使用SFP、SFP+、CX4和光纖電纜等標(biāo)準(zhǔn)布線解決方案，以大限度增加電纜長度、提高速度。得益于這些選項，CLHS相機(jī)可以通過銅纜實現(xiàn)至遠(yuǎn)15米的連接，通過光纖電纜實現(xiàn)至遠(yuǎn)5000米的連接，每條通道的吞吐量高達(dá)8.4Gbit/s，單根電纜至多可連接至7條通道。
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