機器視覺圖像采集卡及其使用接口概述

本文我們將研究機器視覺圖像采集器及其使用的各種接口。

首先，我們將概述外圍計算機卡，然后探討圖像采集器中使用的不同類型的機器視覺接口。

讓我們從一個常見的問題開始：什么是外圍計算機卡，以及如何對它們進(jìn)行分類？

用于機器視覺的圖像采集卡、NIC和主機適配器

外圍機器視覺計算卡通常分為三類：主機適配器、NIC和圖像采集卡。

簡單來說，主機適配器通過授予額外端口來擴展主機PC的功能。只要安裝了正確的驅(qū)動程序，任何東西都可以連接和使用。安裝主機適配器卡是一種經(jīng)濟高效的方式，可以擴展主機PC的接口功能，而無需花錢購買新的工業(yè)電腦。然而，主機適配器的作用有限——它們不會提高電腦的性能，也不會提供任何處理能力。

NIC，即網(wǎng)絡(luò)接口卡，是一種計算機擴展卡，可使計算機連接到網(wǎng)絡(luò)，并可根據(jù)卡的不同提供額外的處理能力。例如，如果您的項目需要在一個區(qū)域進(jìn)行成像，并在另一個區(qū)域處理這些圖像，則可以使用本地網(wǎng)絡(luò)上的NIC來完成，通常使用帶有RJ-45連接器的以太網(wǎng)電纜。

另一方面，圖像采集卡是專門為成像設(shè)計的外圍卡。

圖像采集卡是一種機器視覺硬件卡，可從視頻流中捕獲或“抓取”單個靜態(tài)幀。然后可根據(jù)應(yīng)用使用不同的機器視覺算法處理這些幀。

圖像采集器卡曾經(jīng)是連接相機和計算機系統(tǒng)的主要方法。從那時起，該技術(shù)變得更加精簡，圖像采集器通過USBVision、GigEVision和CoaXPress等接口與PC連接。

這些主要接口形成了機器視覺領(lǐng)域的一套革命性標(biāo)準(zhǔn)，即GenICam，這是現(xiàn)代機器視覺技術(shù)的基石。

GenICam

機器視覺接口標(biāo)準(zhǔn)有多種，但對于機器視覺而言，沒有一種標(biāo)準(zhǔn)像GenICam、那樣重要。GenICam是“通用相機接口”的合成詞，于2006年正式創(chuàng)建，旨在將相機接口、PC硬件支持和軟件兼容性整合在一起。

這就是我們現(xiàn)在所知的“即插即用”功能-可以使用制造商A的相機，將其插入制造商B的計算機，使用制造商C生產(chǎn)的電纜，運行制造商D開發(fā)的機器算法-并且一切都可以順利運行，沒有任何障礙，前提是所使用的所有硬件和軟件都符合GenICam標(biāo)準(zhǔn)。

機器視覺接口比較

千兆網(wǎng)視覺

GigEVision于2006年與GenICam一同推出，采用以太網(wǎng)式端口，價格相對便宜，在機器視覺系統(tǒng)中很常見。GigEVision相機可以通過長達(dá)100米的電纜連接到主機PC（實際上距離要遠(yuǎn)得多-本系列后面會詳細(xì)介紹），并且仍能提供可靠的成像，這使其成為體育廣播和其他需要長電纜的應(yīng)用的有力競爭者。

GigE前面的數(shù)字表示特定平臺的帶寬。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。

USB視覺

USBVision因其成本低廉以及與幾乎所有計算機系統(tǒng)的固有兼容性而廣受歡迎，被廣泛應(yīng)用于各地的機器視覺系統(tǒng)。

USB3Vision自進(jìn)入機器視覺領(lǐng)域以來發(fā)展迅速。2013年推出的USB3.0速度可達(dá)5Gb/s。兩年后，USB3.1推出，速度可達(dá)10Gb/s。隨后在2017年，USB3.2增加了多個數(shù)據(jù)通道，速度可達(dá)20Gb/s。

朗銳智科提供一系列采用USB3Vision格式的圖像采集卡。查看我們的圖像采集卡頁面了解更多信息。

CoaXPress

CoaXPress是GigE和USBVision的絕佳替代選擇。它依賴于簡單的同軸接口，每根電纜能夠提供6.25Gbps的傳輸速度，而較新的CoaXPress2.0迭代每根電纜的傳輸速度為12.5Gbps。

此接口還支持電纜供電，簡化了復(fù)雜性，無需在項目中鋪設(shè)額外的電源線。這對于需要緊湊性和物流簡單的系統(tǒng)（如自動駕駛汽車）來說是完美的選擇。CoaXPress也是一種低延遲、低噪音的接口，這對于自動駕駛汽車應(yīng)用至關(guān)重要。

此外，使用CoaXPress可以通過一個圖像采集器運行多個攝像機-這意味著該平臺的潛在可擴展性是無限的。

CameraLink

CameraLink與上述機器視覺接口標(biāo)準(zhǔn)一樣，誕生于2000年，源于20世紀(jì)90年代為每一種可能的LVDS相機和圖像采集器組合設(shè)計定制電纜的挫敗感。

雖然CoaXPress和CameraLink電纜的復(fù)雜性略高于GigE和USBVision，但這些平臺確實有優(yōu)勢。CameraLink有一系列不同的單獨接口類型，涵蓋不同的帶寬、電纜長度和價格點。