机器视觉图像采集卡及其使用接口概述

本文我们将研究机器视觉图像采集器及其使用的各种接口。

首先，我们将概述外围计算机卡，然后探讨图像采集器中使用的不同类型的机器视觉接口。

让我们从一个常见的问题开始：什么是外围计算机卡，以及如何对它们进行分类？

用于机器视觉的图像采集卡、NIC 和主机适配器

外围机器视觉计算卡通常分为三类：主机适配器、NIC 和图像采集卡。

简单来说，主机适配器通过授予额外端口来扩展主机PC的功能。只要安装了正确的驱动程序，任何东西都可以连接和使用。安装主机适配器卡是一种经济高效的方式，可以扩展主机 PC的接口功能，而无需花钱购买新的工业电脑。然而，主机适配器的作用有限——它们不会提高电脑的性能，也不会提供任何处理能力。

NIC，即网络接口卡，是一种计算机扩展卡，可使计算机连接到网络，并可根据卡的不同提供额外的处理能力。例如，如果您的项目需要在一个区域进行成像，并在另一个区域处理这些图像，则可以使用本地网络上的NIC来完成，通常使用带有RJ-45连接器的以太网电缆。

另一方面，图像采集卡是专门为成像设计的外围卡。

图像采集卡是一种机器视觉硬件卡，可从视频流中捕获或“抓取”单个静态帧。然后可根据应用使用不同的机器视觉算法处理这些帧。

图像采集器卡曾经是连接相机和计算机系统的主要方法。从那时起，该技术变得更加精简，图像采集器通过 USB Vision、GigE Vision 和CoaXPress 等接口与PC 连接。

这些主要接口形成了机器视觉领域的一套革命性标准，即GenICam，这是现代机器视觉技术的基石。

 

GenICam

机器视觉接口标准有多种，但对于机器视觉而言，没有一种标准像 GenICam、那样重要。GenICam 是“通用相机接口”的合成词，于2006年正式创建，旨在将相机接口、PC硬件支持和软件兼容性整合在一起。

这就是我们现在所知的“即插即用”功能 - 可以使用制造商A的相机，将其插入制造商B的计算机，使用制造商C生产的电缆，运行制造商D开发的机器算法 - 并且一切都可以顺利运行，没有任何障碍，前提是所使用的所有硬件和软件都符合GenICam标准。

 

机器视觉接口比较

 

千兆网视觉

GigE Vision于 2006年与GenICam一同推出，采用以太网式端口，价格相对便宜，在机器视觉系统中很常见。GigE Vision相机可以通过长达100米的电缆连接到主机PC（实际上距离要远得多-本系列后面会详细介绍），并且仍能提供可靠的成像，这使其成为体育广播和其他需要长电缆的应用的有力竞争者。

 

GigE前面的数字表示特定平台的带宽。标准GigE（或“1GigE”）能够实现1Gbps 的数据传输速度。这意味着5GigE和10GigE带宽分别能够实现5Gbps和10Gbps的传输速度。

USB 视觉

USB Vision因其成本低廉以及与几乎所有计算机系统的固有兼容性而广受欢迎，被广泛应用于各地的机器视觉系统。

USB3 Vision自进入机器视觉领域以来发展迅速。2013年推出的USB 3.0速度可达5 Gb/s。两年后，USB 3.1推出，速度可达10 Gb/s。随后在2017年，USB 3.2 增加了多个数据通道，速度可达20 Gb/s。

朗锐智科提供一系列采用 USB3 Vision 格式的图像采集卡。查看我们的图像采集卡页面了解更多信息。

CoaXPress

CoaXPress 是 GigE 和 USB Vision 的绝佳替代选择。它依赖于简单的同轴接口，每根电缆能够提供 6.25 Gbps 的传输速度，而较新的CoaXPress 2.0 迭代每根电缆的传输速度为12.5 Gbps。

此接口还支持电缆供电，简化了复杂性，无需在项目中铺设额外的电源线。这对于需要紧凑性和物流简单的系统（如自动驾驶汽车）来说是完美的选择。CoaXPress 也是一种低延迟、低噪音的接口，这对于自动驾驶汽车应用至关重要。

此外，使用CoaXPress可以通过一个图像采集器运行多个摄像机 - 这意味着该平台的潜在可扩展性是无限的。

CameraLink

CameraLink与上述机器视觉接口标准一样，诞生于2000年，源于20世纪90年代为每一种可能的LVDS相机和图像采集器组合设计定制电缆的挫败感。

虽然 CoaXPress和CameraLink电缆的复杂性略高于GigE和USBVision，但这些平台确实有优势。CameraLink 有一系列不同的单独接口类型，涵盖不同的带宽、电缆长度和价格点。