機器視覺圖像采集卡和接口概述

本文我們將研究機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，即網絡接口卡，是一種計算機擴展卡，可使計算機連接到網絡，并可根據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域進行成像，并在另一個區域處理這些圖像，則可以使用本地網絡上的NIC來完成，通常使用帶有RJ-45連接器的以太網電纜。

另一方面，圖像采集卡是專門為成像設計的外圍卡。

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”單個靜態幀。然后可根據應用使用不同的機器視覺算法處理這些幀。

圖像采集器卡曾經是連接相機和計算機系統的主要方法。從那時起，該技術變得更加精簡，圖像采集器通過 USB Vision、GigE Vision 和CoaXPress 等接口與PC 連接。

這些主要接口形成了機器視覺領域的一套革命性標準，即GenICam，這是現代機器視覺技術的基石。

GenICam

機器視覺接口標準有多種，但對于機器視覺而言，沒有一種標準像 GenICam、那樣重要。GenICam 是“通用相機接口”的合成詞，于2006年正式創建，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生產的電纜，運行制造商D開發的機器算法 - 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標準。

機器視覺接口比較

千兆網視覺

GigE Vision于 2006年與GenICam一同推出，采用以太網式端口，價格相對便宜，在機器視覺系統中很常見。GigE Vision相機可以通過長達100米的電纜連接到主機PC（實際上距離要遠得多-本系列后面會詳細介紹），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用的有力競爭者。

GigE前面的數字表示特定平臺的帶寬。標準GigE（或“1GigE”）能夠實現1Gbps 的數據傳輸速度。這意味著5GigE和10GigE帶寬分別能夠實現5Gbps和10Gbps的傳輸速度。

USB 視覺

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

USB3 Vision自進入機器視覺領域以來發展迅速。2013年推出的USB 3.0速度可達5 Gb/s。兩年后，USB 3.1推出，速度可達10 Gb/s。隨后在2017年，USB 3.2 增加了多個數據通道，速度可達20 Gb/s。

朗銳智科提供一系列采用 USB3 Vision 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 USB Vision 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 6.25 Gbps 的傳輸速度，而較新的CoaXPress 2.0 迭代每根電纜的傳輸速度為12.5 Gbps。

此接口還支持電纜供電，簡化了復雜性，無需在項目中鋪設額外的電源線。這對于需要緊湊性和物流簡單的系統（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用至關重要。

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準一樣，誕生于2000年，源于20世紀90年代為每一種可能的LVDS相機和圖像采集器組合設計定制電纜的挫敗感。

雖然 CoaXPress和CameraLink電纜的復雜性略高于GigE和USBVision，但這些平臺確實有優勢。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。