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      機器視覺可用的不同電纜和連接器類型以及相關利弊分析

      2020年11月07日 11:54 ? 次閱讀

      為您的機器視覺應用選擇正確的接口是您選擇攝像頭過程的一項決定因素。以下小節內容將概述機器視覺可用的不同電纜連接器類型以及相關利弊。

      機器視覺接口一般有兩種形式:專用型和消費型。

      專用型接口

      適用于需要使用此類接口的極高速或超高分辨率應用;例如,用于檢測紙質或塑料薄膜生產這類連續流水作業的行掃描攝像頭,其工作頻率一般處于kHz水平。然而這些接口明顯更加昂貴,靈活性更低,而且會增加系統復雜性。此類應用通常使用CarmeraLink(支持最大6.8Gbit/s數據傳輸)和CoaXPress(支持最大12Gbit/s數據傳輸)這些專用型機器視覺接口。采用這些接口的系統除了需要攝像頭外,還需要圖像采集卡。它們是專門用于接收圖像數據并組合成可用圖像的適配卡。專用型機器視覺接口還要使用專用線纜,增加了與外圍設備集成的難度。

      CoaXPress(CXP)

      CoaXpress接口發布于2008年,用于支持高速成像應用。CXP接口使用75ohm同軸電纜,每個通道的數據傳輸速度最大可達6.25Gbit/s,同時能通過多個通道支持更快的數據傳輸速度。一條CXP電纜最大能提供13W的功率,要求“設備”和“主機”同時支持GenICam攝像頭編程接口。盡管單通道同軸電纜的價格實惠,但如果要設置多通道電纜總成和圖像采集卡,成本將迅速增加。

      Cameralink

      CameraLink標準由國際自動成像協會(AutomatedImagingAssociaTIon,簡稱AIA)在2000年設立,歷經不斷更新,目的是支持更高的數據傳輸速度,其中一些版本需要兩條傳輸電纜。三種可用的主要配置包括:基本(2.04Gbit/s)、中檔(5.44Gbit/s)和進階/擴展(6.8Gbit/s)。基本標準使用MDR(“MiniDRibbon”)26針連接器,中檔/完整配置使用兩條電纜,能力翻倍。進階/擴展版本超越CameraLink規定的極限,可以承載最大6.8Gbit/s的數據傳輸。CameraLink和CXP接口同樣都需要圖像采集卡,而且還額外要求兼容于CameraLink供電模式(PoweroverCameraLink,簡稱PoCL)標準以便供電。CameraLink缺少糾錯或重發功能,需要進行昂貴且繁雜的電纜設置,以便提高信號完整性,力圖避免圖像丟失。

      消費型接口

      此類接口使機器視覺攝像頭可以通過廣泛可用的USB以太網標準連入主機系統。對多數機器視覺應用而言,USB3.1Gen1和千兆以太網消費型接口具備便捷、速度、簡單和價格合理的組合優勢。此外,消費型接口支持通過廣泛可用的硬件和外圍設備執行機器視覺功能。您可以從亞馬遜(Amazon)或您當地電腦城或電子產品店購買USB和以太網集線器、交換機、電纜和接口卡,不同的價格準確滿足您的需求。大多數PC、筆記本和嵌入式系統均至少包含一個千兆以太網或USB3.1Gen1端口。

      這些接口類別的最大區別是帶寬。在既定分辨率條件下,更快的接口支持更高的幀率(圖1)。更快的接口讓您每秒捕捉更多圖像或捕捉分辨率更高的圖像,同時又不影響吞吐量。

      舉例來說,半導體晶片檢測系統的晶片如果從8”升級到12”,需要分辨率更高的攝像頭。這種情況下,系統設計人員需要在“保留現有接口”和“犧牲吞吐量換取更高分辨率”兩者間作出選擇,或者升級為更快接口來維持或提高吞吐量。

      以太網

      圖1.每種接口的可用帶寬與傳感器分辨率和最終幀率。

      您對分辨率、幀率、電纜長度和主機系統組態的要求均應納入考量,方能確保獲得所需性能,同時不需要花費超出需求的成本。FLIR的機器視覺攝像頭支持所有三種可信賴且廣泛可用的接口。

      通用串行總線(USB)

      USB隨處可見。您可以看看四周有多少個USB設備和配件。您覺得這意味著什么?意味著大多數USB機器視覺攝像頭使用的是USB3.1Gen1接口。這種接口為攝像頭和主機系統之間提供最大4Gibt/s的圖像數據帶寬。USB3視覺標準確定了一組常用的設備探測、圖像傳輸和攝像頭控制協議,有助于保障各種攝像頭與軟件的兼容性。

      圖2.USB3.1Gen1電纜(USB到鎖定USB)

      USB支持直接內存存取(DMA)。有了DMA功能,圖像數據就可以從USB直接傳送到內存,然后供軟件使用。DMA同時具備在幾乎所有硬件平臺上對USB的廣泛支持性和USB控制器驅動程序的可用性,使USB非常適合用于嵌入式系統。USB3.1Gen1電纜最長5m,因此嵌入式系統基本不會出現電纜長度的問題。USB3.1Gen1可以為攝像頭提供最高4.5W的功率,簡化了系統設計。近期確立的USB供電技術規格允許一些主機為快速充電手機這類設備提供更多電力,此技術規格獨立于USB3.1Gen1基礎標準,但機器視覺攝像頭制造商尚未采用。

      圖3.不同類型的USB連接器

      高度靈活的USB電纜有助于提高系統內(攝像頭在其中頻繁移動)電纜的使用壽命。有源光纜(AOC)可用于大幅延長工作距離并獲得電磁干擾(EMI)電阻。有源光纜的性能取決于吞吐量要求和主機系統組態。使用有源光纜時,即便是可以通過電纜供電的類型,FLIR也建議在外部通過GPIO為攝像頭供電。此外,鎖定USB電纜將為電纜、攝像頭和主機系統提供安全連接。購買鎖定電纜前,因為其選項多樣,FLIR建議檢查鎖定螺釘位置和間隔兼容性。

      USB3.1Gen1適用于FLIRBlackflyS-盒裝和板級版本和小型FireflyS。

      千兆以太網(GigE)

      GigE提供最大1Gbit/s的圖像數據帶寬。它綜合了簡便性、速度、最長100m電纜以及通過單條電纜為攝像頭供電的能力等特性,是一種深受歡迎的攝像頭接口。以太網電纜提供堅固屏蔽層。因此非常適合因某些機器人和計量設備的強大電機而產生較大電磁干擾的環境。FLIRGigE攝像頭同時還擁有數據包重發功能,進一步增強傳輸可靠性。

      與USB不同的是,GigE不支持DMA。包含圖像數據的數據包傳輸到主機,并在其中重組為圖像框架,之后再復制到軟件可存取內存。這一過程對于現代PC而言是小菜一碟,但仍然會造成某些系統資源受限的低功率嵌入式系統的延遲。

      圖4.千兆以太網/GigE電纜(RJ45到RJ45)

      Gigabit以太網的廣泛使用意味著存在各種從電纜到交換機的支持產品,隨時滿足各類項目需求。GigE攝像頭支持IEEE1588PTP時間同步協議,使攝像頭和其他支持以太網的設備,如執行機構和工業可編程邏輯控制器,可以在準確同步的共同時間基礎上運行。

      以太網廣泛應用于眾多行業,促進許多專業電纜和連接器在各種用例中的可用性。例如,有的以太網電纜設計用于防范EMI(電磁干擾)、高溫和化學制品,還有的可以滿足高靈活性要求,等等。

      以太網電纜擁有因結構而異的類別編號。GigE最為常用的是CAT5e,而CAT6A、CAT7和CAT8具備更高的EMI抗性,但成本更高,電纜直徑更大。一些工業設備使用X-CodedM12(圖3,右)連接器提供強化屏蔽,但對大多數應用來說,常見的RJ-45連接器便足以使用,成分更低,但說服力更強。此外,螺釘鎖定的RJ45連接器提高了RJ45電纜的安全性。

      圖5.普及廣的RJ45連接器(左)和更不常見的X-CodedM12連接器(右)

      注:RJ45連接器可以快速連接和斷開。X-CodedM12連接器(右)連接更慢,但IP等級版本更穩固,適用性更好。

      GigE適用于FLIRBlackflyS-盒裝和FLIRBlackflyS-板級攝像頭。

      萬兆以太網(10GigE)

      10GigE將帶寬提高到10Gbit/s,基于GigE的優勢獲得提升。10GigE是高分辨率3D掃描、容積捕捉和精密計量的理想選擇。GigE和10GigE組合方式多樣。可以將多臺GigE攝像頭連入一臺10GigE交換機,實現主機系統上單10GigE端口全速運行多臺GigE攝像頭。由于CAT5e電纜只能在30m距離內運行于10GigE攝像頭,因此推薦使用CAT6A或更高等級的電纜。

      10Gbit/s的數據量很大!采用高速CPU、PCIe3.0和雙通道內存的現代PC系統足以處理這么大的數據量,而性能更強的系統則可以支持多臺10GigE攝像頭。系統資源減少的嵌入式系統一般無法達到跟進傳入圖像數據所需的內存帶寬和處理器速度。

      10GgiE適用于FLIROryx攝像頭。

      總結

      消費型和專用型接口均用于多種機器視覺應用。以上小節提及的利弊將最終決定具體用例中的適用性高低。但是,消費型接口綜合了性能、易用性、廣泛可用性和低成本的特點,對于大多數機器視覺應用來說是一種頗具吸引力的選擇。
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      nectivity的M12 X-Code可現場安裝 (FI) 連接器使Cat6A無錯誤、免工具端接,比替代標準數據連接器解決方案快。TE的M12 X-Code FI連接器設計用于現場輕松安裝,無需拆下無法復原的零件。該電纜引線能以任意長度剝離(無需測量前部),并將通過TE操作桿技術以及連接器內集成的自動切斷電線功能實現最佳性能的端接。通過該標準化免工具連接器系列,設計人員能夠加快裝配電纜和電纜編織層。 特性 绝缘位移触点 (IDC) 连接器内集成了自动切断电线功能 免工具装配安装 速率高达10GB/s 规范 4x2对,Cat6A,60V...
      發表于 2020-11-06 10:07? 4次閱讀
      2327989-1 TE Connectivit...

      AMD Zen的下一站將Zen 4預計將在202...

      接下來,快科技還會奉上銳龍7 5800X、銳龍5 5600X的評測,敬請期待。
      發表于 2020-11-06 10:03? 147次閱讀
      AMD Zen的下一站將Zen 4預計將在202...

      顯微鏡下的蘋果A14處理:臺積電的5nm竟“名不...

      蘋果A系列處理器這些年一直處于獨步江湖的高度,無論設計還是性能都是絕對的佼佼者,最新的A14當然也不....
      發表于 2020-11-06 10:02? 163次閱讀
      顯微鏡下的蘋果A14處理:臺積電的5nm竟“名不...

      關于微軟的Xbox Series X主機評測介紹

      今晚除了AMD的銳龍5000處理器解禁、上市,微軟的Xbox Series X(以下簡稱XSX)主機....
      發表于 2020-11-06 10:00? 375次閱讀
      關于微軟的Xbox Series X主機評測介紹

      蘋果A系列處理器這些年一直處于獨步江湖

      蘋果A系列處理器這些年一直處于獨步江湖的高度,無論設計還是性能都是絕對的佼佼者,最新的A14當然也不....
      發表于 2020-11-06 09:51? 174次閱讀
      蘋果A系列處理器這些年一直處于獨步江湖

      首款5nm處理器的電腦將要來臨,誓要取代x86

      多方消息指出,蘋果極有可能在11月11日凌晨的“返場好戲”活動中揭曉基于Apple Silicon自....
      發表于 2020-11-06 09:40? 179次閱讀
      首款5nm處理器的電腦將要來臨,誓要取代x86

      AMD銳龍5000系列處理器終于解禁上市

      AMD銳龍5000系列處理器終于解禁上市了!
      發表于 2020-11-06 09:40? 457次閱讀
      AMD銳龍5000系列處理器終于解禁上市

      蘋果將大量生產自研處理器Mac Book

      北京時間11月11日凌晨兩點,蘋果將舉行下半年的第三次發布會,根據之前的消息外界猜測,本次發布會的主....
      發表于 2020-11-06 09:22? 154次閱讀
      蘋果將大量生產自研處理器Mac Book

      2081977-1 TE Connectivit...

      nectivity 4.3-10射頻連接器系統和電纜組件是用于通信應用的堅固型輸入/輸出 (I/O) 連接器和電纜組件。該連接器比現有的7-16射頻互連器件小35%,重量輕60%,可節省空間,便于安裝操作。該系列具有出色的無源互調 (PIM),2 x 40W (46dBm) 時為60dB,頻率范圍為直流至6GHz。TE Connectivity 4.3-10射頻連接器系統和電纜組件有直式和直角兩種型號可選,防護等級為IP68。 特性 频率:直流至6GHz 阻抗:50Ω 无源互调电平 (PIM):60dB(2 x 40W (46dBm) 时) 可插拔100次 IEC 61169-51可靠电气性能 IP68防潮等级 直线和直角...
      發表于 2020-11-06 09:07? 9次閱讀
      2081977-1 TE Connectivit...

      AMD處理器市場重回巔峰

      來源:CnBeta 盡管基于全新 Zen 3 架構的銳龍 5000 系列桌面處理器要等到 11 月 ....
      發表于 2020-11-05 17:18? 160次閱讀
      AMD處理器市場重回巔峰

      基于XCV200/300PQFP240和TMS3...

      在移動通信和高速無線數據通信中,多徑效應和信道帶寬的有限性以及信道特性的不完善性導致數據傳輸時不可避....
      發表于 2020-11-05 17:12? 128次閱讀
      基于XCV200/300PQFP240和TMS3...

      魅族17 Pro參數配置:搭載驍龍865處理器,...

      據悉,魅族17 Pro采用6.6英寸的第三代極邊全面屏,屏占比高達92.2%,分辨率為2340 x ....
      發表于 2020-11-05 17:11? 590次閱讀
      魅族17 Pro參數配置:搭載驍龍865處理器,...

      全新的AMD CPU核心:ZEN 3

      從工作到學習,再到游戲和娛樂,電腦已成為當下首選的計算平臺。AMD一直以來,都在為下一代電腦平臺而努....
      發表于 2020-11-05 16:57? 446次閱讀
      全新的AMD CPU核心:ZEN 3

      即將發布的蘋果首批搭載自研處理器的Macbook...

      據國外媒體報道,蘋果方面已經確定,他們將在北京時間11月11日凌晨2點,再舉行一次發布會,外界預期蘋....
      發表于 2020-11-05 16:30? 144次閱讀
      即將發布的蘋果首批搭載自研處理器的Macbook...

      爆蘋果首批搭載ARM自研處理器的MacBook有...

      據國外媒體報道,蘋果方面已經確定,他們將在北京時間11月11日凌晨2點,再舉行一次發布會,外界預期蘋....
      發表于 2020-11-05 16:29? 274次閱讀
      爆蘋果首批搭載ARM自研處理器的MacBook有...

      高算力芯片欲將迎來發展機遇?

      早在今年7月份,中國信通院就發布了《中國數字經濟發展白皮書(2020)》。根據報告,近年我國數字經濟....
      發表于 2020-11-05 16:12? 358次閱讀
      高算力芯片欲將迎來發展機遇?

      英特爾已經共享了其第11代處理器(Rocket ...

      在即將面世的14nm FinFET +++ Rocket Lake-S處理器的新聞中,英特爾填補了其....
      發表于 2020-11-05 15:53? 579次閱讀
      英特爾已經共享了其第11代處理器(Rocket ...

      ARM發布針對移動PC產品的新核心架構Corte...

      “穩妥創新、擁抱監管、服務實體、開放共贏,會讓螞蟻集團經得起考驗和信任。我們會堅持我們的初心和使命,....
      發表于 2020-11-05 15:33? 400次閱讀
      ARM發布針對移動PC產品的新核心架構Corte...

      AMD公布關于CPU市場份額的最新結果

      日前,AMD分享了Mercury Research 關于CPU市場份額的最新結果,這使我們對它在CP....
      發表于 2020-11-05 15:02? 532次閱讀
      AMD公布關于CPU市場份額的最新結果

      連接器的可靠性測試項目及檢測方法

      隨著智能化設備快速發展,連接器的應用遍布各種設備中,是電子工程技術人員經常接觸的一種部件,是電子電路中溝通的橋...
      發表于 2020-11-03 16:28? 101次閱讀
      連接器的可靠性測試項目及檢測方法

      新以太網供電標準是什么

      今年的7月份標志著IEEE 802.3bt建立6周年,IEEE標準項目將要使四對線以太網供電(PoE)標準化。 當我在20...
      發表于 2020-11-03 08:14? 0次閱讀
      新以太網供電標準是什么

      機器視覺檢測系統在薄膜表面缺陷檢測的應用

      在薄膜的實際生產過程中,由于各方面因素的影響,薄膜表面會出現諸如孔洞、蚊蟲、黑點、晶點、劃傷、斑點等瑕疵,嚴重...
      發表于 2020-10-30 16:15? 101次閱讀
      機器視覺檢測系統在薄膜表面缺陷檢測的應用

      IEEE8023btPoE的基礎知識介紹

      以太網供電(PoE)是IEEE 802.3af和802.3at標準定義的一種聯網功能。PoE使以太網電纜可以通過現有數據連接同時...
      發表于 2020-10-28 08:18? 0次閱讀
      IEEE8023btPoE的基礎知識介紹

      PM44-11BP以太網變壓器是和網絡接口連接的嘛

      [table] [tr][td] PM44-11BP以太網變壓器是和網絡接口連接的嘛,有沒有人有這個芯片的詳細資料,好像網上沒找...
      發表于 2020-10-24 18:19? 181次閱讀
      PM44-11BP以太網變壓器是和網絡接口連接的嘛

      電纜對靜電放電的影響分析

      來源:看點快報         本篇文章主要針對靜電放電的一些難點進行一個匯總,進而進行...
      發表于 2020-10-23 09:28? 0次閱讀
      電纜對靜電放電的影響分析

      PM44-11BP以太網變壓器是和網絡接口連接的嘛

      PM44-11BP以太網變壓器是和網絡接口連接的嘛,有沒有人有這個芯片的詳細資料,好像網上沒找到這個芯片的電路圖,...
      發表于 2020-10-22 11:15? 148次閱讀
      PM44-11BP以太網變壓器是和網絡接口連接的嘛

      如何選擇正確的Cortex-M處理器?

              本文將通過比較Cortex-M系列處理器之間的產品特性,告訴你如何根據產品應...
      發表于 2020-10-22 08:16? 0次閱讀
      如何選擇正確的Cortex-M處理器?

      ISL6565A、ISL6565B控制微處理器

      ISL6565A、ISL6565B控制微處理器核心驅動高達3個同步整流的電壓調節并聯降壓通道。多相buck變換器體系結構使用...
      發表于 2020-10-19 15:56? 101次閱讀
      ISL6565A、ISL6565B控制微處理器

      NI Vision 之顆粒分析

      顆粒分析,包括《NI Vision 概念手冊》中以下章節:第8章,圖像分割,包含了使用全局灰度閾值、全局顏色閾值、局部...
      發表于 2020-10-17 20:55? 101次閱讀
      NI Vision 之顆粒分析
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