機(jī)器視覺圖像采集卡及其接口概述

本文主要是介紹機(jī)器視覺圖像采集卡及其使用的各種接口。

首先，我們將概述外圍計(jì)算機(jī)卡，然后探索圖像采集卡中使用的不同類型的機(jī)器視覺接口。

我們先來說一個(gè)常見的問題：什么是電腦外設(shè)卡，如何分類？

用于機(jī)器視覺的圖像采集卡、NIC 和主機(jī)適配器

外圍機(jī)器視覺計(jì)算卡主要分為三大類：主機(jī)適配器、NIC 和圖像采集卡。

簡(jiǎn)而言之，主機(jī)適配器通過授予額外的端口來擴(kuò)展主機(jī)PC的功能。只要安裝了正確的驅(qū)動(dòng)程序，任何東西都可以連接和使用。安裝主機(jī)適配卡是一種經(jīng)濟(jì)高效的方法，可以擴(kuò)展主機(jī)PC的接口功能，而無需購買新的工業(yè)PC。然而，主機(jī)適配器的作用也僅限于此——它們不會(huì)提高PC的性能，也不會(huì)提供任何處理能力。

NIC（即網(wǎng)絡(luò)接口卡）是計(jì)算機(jī)擴(kuò)展卡，可讓PC連接到網(wǎng)絡(luò)，并可根據(jù)卡的不同提供額外的處理能力。例如，如果您的項(xiàng)目需要在一個(gè)區(qū)域進(jìn)行成像，并在另一區(qū)域處理這些圖像，則可以使用本地網(wǎng)絡(luò)上的NIC（通常使用帶有 RJ-45 連接器的以太網(wǎng)電纜）來完成此操作。

另一方面，圖像采集卡是專門為成像而設(shè)計(jì)的外圍卡。

幀采集卡是機(jī)器視覺硬件卡，可從視頻流中捕獲或“抓取”單個(gè)靜止幀。然后可以根據(jù)應(yīng)用使用不同的機(jī)器視覺算法處理這些幀。

圖像采集卡擴(kuò)展卡曾經(jīng)是連接相機(jī)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要方法。從那時(shí)起，該技術(shù)變得更加精簡(jiǎn)，圖像采集卡通過 USB Vision、GigE Vision 和 CoaXPress 等接口與PC連接。

這些主要接口已經(jīng)形成了一套革命性的機(jī)器視覺標(biāo)準(zhǔn)，稱為 GenICam，是現(xiàn)代機(jī)器視覺技術(shù)的基石。

GenICCam

GenICam是“通用相機(jī)接口”的合成詞，于2006年正式創(chuàng)建，旨在將相機(jī)接口、PC 硬件支持和軟件兼容性統(tǒng)一在一個(gè)屋檐下。

這就是我們現(xiàn)在所說的“即插即用”功能——能夠使用制造商A生產(chǎn)的相機(jī)，使用制造商 C生產(chǎn)的電纜將其插入制造商B的計(jì)算機(jī)，并運(yùn)行制造商開發(fā)的機(jī)器算法D - 并使其順利運(yùn)行，前提是所使用的所有硬件和軟件均符合GenICam標(biāo)準(zhǔn)。

千兆網(wǎng)視覺

GigE Vision于2006年與GenICam一起推出，它利用以太網(wǎng)式端口，價(jià)格相對(duì)便宜，并且在機(jī)器視覺系統(tǒng)中很常見。GigE視覺相機(jī)可以通過長(zhǎng)達(dá)100米的電纜連接到主機(jī)PC，并且仍然能夠提供可靠的成像，這使其成為一個(gè)很好的選擇。體育廣播和其他需要長(zhǎng)電纜的應(yīng)用的有力競(jìng)爭(zhēng)者。

GigE 前面的數(shù)字表示特定平臺(tái)的帶寬。標(biāo)準(zhǔn) GigE（或“1GigE”）能夠?qū)崿F(xiàn)1Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速度。這意味著5GigE和10GigE帶寬分別能夠?qū)崿F(xiàn)5Gbps和10Gbps的傳輸速度。

新的千兆以太網(wǎng)技術(shù)

隨著LUCID 全新GigE平臺(tái)的推出，帶來了真正的選擇革命。高級(jí)用戶現(xiàn)在可以獲得 25GigE，該平臺(tái)能夠使用由SFP28 光纖電纜和升壓收發(fā)器構(gòu)建的先進(jìn)布線技術(shù)，向10 公里之外的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供穩(wěn)定的圖像。

USB視覺

USB Vision 因其低成本和與幾乎所有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)固有的兼容性而廣受歡迎，因此廣泛應(yīng)用于世界各地的機(jī)器視覺系統(tǒng)中。

USB3 Vision 自從進(jìn)入機(jī)器視覺領(lǐng)域以來發(fā)展迅速。USB 3.0 在2013年推出時(shí)的傳輸速度為5 Gb/s。兩年后又推出了USB 3.1，可處理10 Gb/s，隨后在2017年，USB 3.2 提供了20 Gb/s，并增加了多個(gè)數(shù)據(jù)通道。朗銳智科提供了一系列USB3 Vision 格式的圖像采集卡。

CoaXPress

CoaXPress 是GigE 和USB 視覺的絕佳替代選擇。它依賴于簡(jiǎn)單的同軸接口，每根電纜能夠提供6.25 Gbps 的傳輸速度，而較新的CoaXPress 2.0 迭代的每根電纜的傳輸速度為12.5 Gbps。

該接口還提供電纜供電功能，從而簡(jiǎn)化了復(fù)雜性，并且無需在項(xiàng)目周圍鋪設(shè)額外的電源線。這非常適合需要緊湊性和邏輯簡(jiǎn)單性的系統(tǒng)，例如自動(dòng)駕駛車輛。 CoaXPress 也是一種低延遲、低噪聲接口，這在自動(dòng)駕駛汽車應(yīng)用中至關(guān)重要。

此外，借助 CoaXPress，可以通過一個(gè)圖像采集卡運(yùn)行多個(gè)相機(jī)，這意味著該平臺(tái)的潛在可擴(kuò)展性是無限的。