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工业相机数据接口大揭秘
29/11/2024

接口的作用

对于工业相机来说,接口(Interface)是指工业相机与其他设备或系统之间的连接点或交互点,用于实现图像数据传输、控制或通信。

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接口的作用对于工业相机来说是非常重要的,它们使得工业相机可以实现图像数据传输、控制或通信,从而实现各种应用场景的需求,例如机器视觉、质量控制、医疗设备等。

工业相机的类型

工业相机的数据接口可以分为数字接口和模拟接口。数字接口相机传输的是数字信号,模拟接口相机传输的是模拟信号。由于数字信号比模拟信号有很多优点,比如抗干扰能力强、方便后续处理等。因此,现在的工业相机基本上都采用数字接口。而中低端的监控设备基于成本和性价比的原因,基本上采用模拟接口。工业相机常见的数字接口有:USB,GigE,MIPI,Camera Link,CoaXPress等。

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-部分接口logo展示-

为什么需要这么多接口?

这篇文章将主要讨论数字接口。市面上可用于工业相机的数字接口类型大约近60种或更多。为什么需要这么多类型的工业相机呢?

工业相机有这么多的接口是因为不同的应用场景和需求所驱动的。不同的接口具有不同的特点和优势,例如传输速度、距离、延迟、软件/硬件的兼容性等。制造商和开发者需要选择合适的接口来满足特定的应用需求。

例如,在高速工业相机应用中,可能需要使用高速接口如Camera Link、CoaXPress或25GigE来实现高速数据传输。在长距离传输应用中,可能需要使用长距离传输接口如GigE或10GigE。在低延迟应用中,可能需要使用低延迟接口如Camera Link或CoaXPress。

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数字接口的对比

市面上的工业相机接口可以大致分为10类。

USB接口

即插即用(铜芯最高可达5米,有源光纤最高达100米),支持多相机连接。 

使用场景:工业自动化等。 

1. USB 1.0(通用串行总线1.0)接口:低速传输(最高可达1.5Mbps)

2. USB 1.1(通用串行总线1.1)接口:低速传输(最高可达1.5Mbps)

3. USB 2.0(通用串行总线2.0)接口:高速传输(最高可达480Mbps)

4. USB 3.0(通用串行总线3.0)接口:高速传输(最高可达5Gbps)

5. USB 3.1(通用串行总线3.1)接口:高速传输(最高可达10Gbps)

6. USB 3.2(通用串行总线3.2)接口:高速传输(最高可达20Gbps)

7. USB4(通用串行总线4)接口:高速传输(最高可达40Gbps)


64066666-USB接口类型图片(引用于技术邻文章)-

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以太网接口

长距离传输(最高可达100米),支持多相机连接。

*使用场景:工业自动化,视频监控等。

1. GigE(千兆以太网)接口:高速传输(最高可达1000Mbps),

2. 2.5GigE(2.5千兆以太网)接口:高速传输(最高可达2500Mbps)

3. 5GigE(5千兆以太网)接口:高速传输(最高可达5000Mbps)

4. 10GigE(10千兆以太网)接口:高速传输(最高可达10Gbps)

5. 25GigE(25千兆以太网)接口:高速传输(最高可达25Gbps)

6. 40GigE(40千兆以太网)接口:高速传输(最高可达40Gbps)

7. 50GigE(50千兆以太网)接口:高速传输(最高可达50Gbps)

8. 100GigE(100千兆以太网)接口:高速传输(最高可达100Gbps)

9. 200GigE(200千兆以太网)接口:高速传输(最高可达200Gbps)

10. 400GigE(400千兆以太网)接口:高速传输(最高可达400Gbps)


图片2-以太网接口示例-

数字接口对比

市面上的工业相机接口可以大致分为10类。

Camera Link接口

低延迟,支持多相机连接。

*使用场景:机器视觉,工业自动化等。

1. Camera Link base接口:高速传输(最高可达2Gbps)

2. Camera Link medium接口:高速传输(最高可达4Gbps)

3. Camera Link full接口:高速传输(最高可达5.3Gbps)

4. Camera Link full+接口:高速传输(最高可6.40Gbps)

5. Camera Link HS接口:高速传输(最高可达50Gbps)



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SVS-Vistec相机 – Cameralink接口示例-

CoaXPress接口 

低延迟,支持多相机连接。

*使用场景:机器视觉,工业自动化等。

1. CoaXPress 1.0/1.1(单通道)接口:高速传输(最高可达6.25Gbps)(CXP6)

2. CoaXPress 2.0(单通道)接口:高速传输(最高可达12.5Gbps)(CXP12)

3. CoaXPress 2.1(单通道)接口:高速传输(最高可达12.5Gbps)(CXP12)

4. CoaXPress 3.0(单通道)接口:高速传输(最高可达25Gbps )(CXP25)

5. CoaXPress 3.1(单通道)接口:高速传输(最高可达25Gbps)(CXP25)

可以多通道并联使用以提高带宽,比如CXP12 x4, 可以提供50Gbps的带宽。


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-SVS-Vistec相机 – CoaXPress接口示例-

MIPI接口

高速、低功耗的数据传输接口。

*使用场景:移动设备,嵌入式系统等。

 MIPI CSI-2接口:高速传输(最高可达4.5Gbps)

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SDI接口

包括SDI、3G-SDI、6G-SDI和12G-SDI等。

*使用场景:广播,电视等。

HDMI接口

包括HDMI和HDMI 2.0等。

*适用于视频传输,例如家庭娱乐,会议室等。

DisplayPort接口

包括DisplayPort和DisplayPort 2.0等。

*适用于高分辨率视频传输,例如计算机,显示器等。

PCIe接口

包括PCIe、PCIe 2.0、PCIe 3.0、PCIe 4.0、PCIe 5.0和PCIe 6.0等。

*适用于高速数据传输,例如数据中心,服务器等。

Thunderbolt接口

包括Thunderbolt和Thunderbolt 2.0等。

*适用于高速数据传输,例如数据中心,服务器等。

其他接口

包括1394、Xilinx Aurora、Intel Omni-Path、Mellanox InfiniBand、Broadcom NetXtreme、Marvell Prestera、Cavium LiquidIO、EZchip TILE和Microsemi Adaptec等。

Allied Vision的Alvium相机系列另外支持了市面上少有的GM2和FP3接口。当工业相机或视觉应用需要长距离传输的MIPI CSI接口时,GM2 和FP3接口就非常适合。


• GMSL2 (简称GM2) 千兆多媒体串行连接: 6.0 Gbit/s

• FPD-Link III (FP3) 平面显示连接: 传输速度高达3.2 Gbit/s

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-Allied Vision Alvium相机 – GM2和FP3接口示例-

总结

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