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不論是在傳統(tǒng)的基于PC的機(jī)器視覺系統(tǒng)中,還是在日益重要的嵌入式視覺系統(tǒng)中,相機(jī)數(shù)據(jù)接口的選擇都是至關(guān)重要的考慮因素。越來越高分辨率的CMOS圖像傳感器和越來越高的檢查速度,要求在相機(jī)和處理器之間傳輸大量數(shù)據(jù),這對應(yīng)用所需的帶寬和圖像數(shù)據(jù)傳輸距離提出了更高的要求。許多數(shù)據(jù)傳輸硬件已專門為機(jī)器視覺領(lǐng)域開發(fā)了許多種接口,包括CameralLink,GigE Vision,USB3 Vision,CoaXPress和CameraLink HS。(如圖所示)。
CoaXPress(CXP)
CoaXpress接口于2008年推出,支持高速成像應(yīng)用。CXP接口使用75Ω同軸電纜,每通道支持高達(dá)6.25Gbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速度,并能夠使用多個(gè)通道支持更快的數(shù)據(jù)傳輸速率。CXP電纜每根電纜最多可以提供13W的功率,并且要求“設(shè)備”和“主機(jī)”都支持GenICam攝像機(jī)編程接口。盡管單通道同軸電纜價(jià)格便宜,但CXP接口安裝多通道電纜組件和框架卡扣的成本卻迅速增加。
CameraLink
CameraLink標(biāo)準(zhǔn)是由AIA協(xié)會于2000年推出的,并且已逐步升級以支持更高的數(shù)據(jù)傳輸速度,有些版本需要兩條電纜進(jìn)行傳輸。可用的三個(gè)主要配置包括Base(2.04Gbit/s)、Medium(5.44Gbit/s)和Deca/Extended(6.8Gbit/s)。Base使用MDR(“MiniD帶狀”)26針連接器,而medium/full配置使用第二條電纜,容量將增加一倍。Deca/Extended版本超出了CameraLink規(guī)定的限制,可傳輸高達(dá)6.8Gbit/s的數(shù)據(jù)。
像CXP接口一樣,CameraLink需要使用圖像采集卡,并且還需要與CameraLink供電(PoCL)標(biāo)準(zhǔn)兼容才能供電。CameraLink缺乏任何糾錯或重新發(fā)送功能,需要昂貴且麻煩的電纜設(shè)置以通過最大化信號完整性來嘗試追回丟失的圖像。
GigE Vision
Gig EVision標(biāo)準(zhǔn)由AIA協(xié)會管理。它允許使用現(xiàn)有的低成本以太網(wǎng)電纜、連接器、交換機(jī)和其他組件,以使用銅質(zhì)電纜傳輸距離長達(dá)100米的圖像數(shù)據(jù),并通過交換機(jī)和光纖適配器傳輸更多數(shù)據(jù)。千兆以太網(wǎng)還具有創(chuàng)建不同的實(shí)現(xiàn)模型和復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞臐摿?。其中包括將檢查網(wǎng)絡(luò)劃分為不同的功能區(qū)域,但全部由一個(gè)工作站控制。
由于每個(gè)攝像機(jī)都可以通過其IP地址獨(dú)立放置在網(wǎng)絡(luò)上,因此可以從網(wǎng)絡(luò)上的任何PC對其進(jìn)行查看、控制和監(jiān)視。GigEVision2.1還包括利用IEEE1588精確時(shí)間協(xié)議(PTP)改進(jìn)的多相機(jī)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)同步,并具有多部分傳輸?shù)墓δ埽摴δ芸梢詡鬏斢糜?D成像或更復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
盡管GigEVision具有靈活性,但115MB/s的最大帶寬已成為某些應(yīng)用程序的限制因素。各個(gè)相機(jī)制造商已基于并行電纜配置(LAG)或?qū)S熊浖椒ㄌ峁┝嗽黾拥膸挘荖BASE-T技術(shù)的引入大大提高了GigEVision框架內(nèi)的帶寬。NBASE-T聯(lián)盟的NBASE-T技術(shù)是對IEEE802.3以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展,將數(shù)據(jù)傳輸速度分別提高至2.5、5和10Gb/s,用于2.5BASE-T(2.5GigE)、5BASE-T(5GigE)和10BASE-T(10GigE)。
USB Vision
大多數(shù)USB機(jī)器視覺相機(jī)都使用USB3.1Gen1接口,該接口在相機(jī)和主機(jī)系統(tǒng)之間提供高達(dá)4Gibt/s的圖像數(shù)據(jù)帶寬。USB3Vision標(biāo)準(zhǔn)通過定義一組通用的設(shè)備檢測、圖像傳輸和相機(jī)控制協(xié)議,可幫助確保各種相機(jī)和軟件之間的兼容性。
USB支持直接內(nèi)存訪問(DMA),借助這種DMA功能,可以將圖像數(shù)據(jù)從USB直接傳輸?shù)絻?nèi)存中,供軟件使用。DMA與對USB的廣泛支持以及幾乎在任何硬件平臺上的USB控制器驅(qū)動程序的可用性使USB非常適合在嵌入式系統(tǒng)中使用。USB3.1Gen1的5m最大電纜長度通常對于嵌入式系統(tǒng)來說不是問題。USB3.1Gen1可通過為相機(jī)提供高達(dá)4.5W的功率來簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。