【虹科】深入了解GigE Vision的优势

 

      虹科智能感知事业部专注于智能感知与机器视觉领域，已经和IDS，Blickfeld和Gidel等有着重要地位的国际公司展开深度的技术合作。我们的解决方案包括3D激光雷达，工业相机，视觉处理平台，图像采集卡及视觉系统集成等。虹科的工程师积极参与国内外专业协会和联盟的活动，我们非常重视技术培训和积累，公司定期与国内外专家团队进行交流和培训。
 

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GigE相机演进的简要背景

 

 

 

2010 年，虹科的合作伙伴推出了第一款具有10GigE接口的相机。不断升级的图像传感器和对更高速接口的需求引领2018年第一批25GigE相机的发布。不断提高的传感器速度再次推动了高速视觉需求，到2020年出现了100GigE的相机,如图1所示。

 

图1 获得2021年视觉系统设计创新者奖的100GigE相机

现今市面上有很多GigE Vision解决方案和配件可供选择。通常，相机决定分辨率和帧率，这是高速成像应用中的决定因素。然而，配件和集成在图像采集框架中也发挥着重要作用。由一家著名的机器视觉技术公司提供完整的解决方案，并就经过良好测试的采集架构提供建议，以提供超高速应用所需的性能，会保证客户的开发速度和系统稳定性。

 

 

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传统到优化的GigE

 

传统的GigE图像采集模型如图 2 所示。当 1 GigE 不是最佳选择时，基于Intel PRO/1000的网卡 (NIC)更适合实现更高性能的驱动程序。

图2 传统 GigE Vision图像采集的数据路径

图3所示的优化GigE模型提供远程直接内存访问 (RDMA) 和RDMA over融合以太网(RoCE)。该系统提供低CPU占用率和无丢失帧的特点，具有与CoaXPress (CXP)相同的低抖动和低延迟。 

图3 在更高的速度下，网卡技术已经准备就绪。这些技术包括 RDMA和RoCE
RDMA优化的GigE模型提供从一台主机（存储或计算机的内存到另一台主机的内存的直接访问，而无需涉及远程操作系统和CPU。RoCE是支持RDMA在以太网网络上进行高效数据传输的标准协议，允许通过硬件RDMA引擎实现进行传输卸载。这种设计网络优化了性能，具有更低的延迟、更低的CPU负载和更高的带宽。

 

 

 

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GigE Vision 的优势

 

随着IEEE标准化和GigE解决方案的成功，制造商在硬件、软件和附件方面有很多选择。例如，GigE Vision解决方案可以使用现成的NIC或FPGA卡直接连接到100GigE相机，从而降低系统复杂性。

 

成像系统设计的一个驱动因素是对更先进机器视觉的需求。例如，图形处理单元(GPU)在涉及更高速度、3D成像和深度学习的应用中得到了越来越多的使用。集成GPU可以引入AI解决方案来驱动高级成像系统。AI处理技术的一项重大进步是NVIDIA的BlueField-2，它将NIC和GPU组合成一个单卡解决方案。这些创新不断发展将会不能提升机器视觉成像技术的能力。

 

 

图4 两台25GigE相机连接到NVIDIA Xavier的示例

 

借助第三方现成配件、GPU支持、快速数据传输和提高速率；GigE相机的优势正在扩大工厂之外的使用范围。如图4所示，两个具有双NIC接口和NVIDIA Xavier GPU的25 GigE相机为无人机系统部署提供了精确的架构。

 

随着成像解决方案不断扩展应用范围，GigE Vision降低复杂性的能力对OEM来说越来越重要。此外，借助提供低成本接线的 SFP+ (10G)、SFP28 (25G) 和 QSFP28 (100G)，单模光纤的传输距离可达10 公里甚至更远。线缆长度在相机可能需要远离PC的应用中被证明是至关重要的，例如监控、运输和运动技术。简而言之，采用GigE相机的好处包括：

• 超高数据和帧速率
• 覆盖长距离的配件和布线选项
• 相机与PTP（精确时间协议）同步
• 相机多路复用和多播
• 低CPU占用率、低延迟和低抖动
• IEEE标准化带来的强大跨行业接受度
• 具有竞争力的成本和性能

 

 

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虹科产品：HK HZ-65000-G: 100GigE 相机

 

 

关键特点：
（1）高速QSFP28 – 100GigE接口
（2）分辨率高达65.4MP, 帧率高达71fps（3）100倍于GigE的速度
（4）符合 GigE Vision 和 Genicam
（5）提供单色和彩色选项
（6）提供无风扇和 IP67 选项