机器视觉图像采集卡及其接口概述

本文主要是介绍机器视觉图像采集卡及其使用的各种接口。

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

我们先来说一个常见的问题：什么是电脑外设卡，如何分类？

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主要分为三大类：主机适配器、NIC和图像采集卡。

简而言之，主机适配器通过授予额外的端口来扩展主机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。安装主机适配卡是一种经济高效的方法，可以扩展主机PC的接口功能，而无需购买新的工业PC。然而，主机适配器的作用也仅限于此——它们不会提高PC的性能，也不会提供任何处理能力。

NIC（即网络接口卡）是计算机扩展卡，可让PC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，并在另一区域处理这些图像，则可以使用本地网络上的NIC（通常使用带有RJ-45连接器的以太网电缆）来完成此操作。

另一方面，图像采集卡是专门为成像而设计的外围卡。

帧采集卡是机器视觉硬件卡，可从视频流中捕获或“抓取”单个静止帧。然后可以根据应用使用不同的机器视觉算法处理这些帧。

图像采集卡扩展卡曾经是连接相机与计算机系统的主要方法。从那时起，该技术变得更加精简，图像采集卡通过USB Vision、GigE Vision和CoaXPress等接口与PC连接。

这些主要接口已经形成了一套革命性的机器视觉标准，称为GenICam，是现代机器视觉技术的基石。

GenICCam

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统一在一个屋檐下。

这就是我们现在所说的“即插即用”功能——能够使用制造商A生产的相机，使用制造商C生产的电缆将其插入制造商B的计算机，并运行制造商开发的机器算法D -并使其顺利运行，前提是所使用的所有硬件和软件均符合GenICam标准。

千兆网视觉

GigE Vision于2006年与GenICam一起推出，它利用以太网式端口，价格相对便宜，并且在机器视觉系统中很常见。GigE视觉相机可以通过长达100米的电缆连接到主机PC，并且仍然能够提供可靠的成像，这使其成为一个很好的选择。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。

新的千兆以太网技术

随着LUCID全新GigE平台的推出，带来了真正的选择革命。高级用户现在可以获得25GigE，该平台能够使用由SFP28光纤电缆和升压收发器构建的先进布线技术，向10公里之外的计算机系统提供稳定的图像。

USB视觉

USB Vision因其低成本和与几乎所有计算机系统固有的兼容性而广受欢迎，因此广泛应用于世界各地的机器视觉系统中。

USB3 Vision自从进入机器视觉领域以来发展迅速。USB 3.0在2013年推出时的传输速度为5 Gb/s。两年后又推出了USB 3.1，可处理10 Gb/s，随后在2017年，USB 3.2提供了20 Gb/s，并增加了多个数据通道。

CoaXPress

CoaXPress是GigE和USB视觉的绝佳替代选择。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迭代的每根电缆的传输速度为12.5 Gbps。

该接口还提供电缆供电功能，从而简化了复杂性，并且无需在项目周围铺设额外的电源线。这非常适合需要紧凑性和逻辑简单性的系统，例如自动驾驶车辆。CoaXPress也是一种低延迟、低噪声接口，这在自动驾驶汽车应用中至关重要。

此外，借助CoaXPress，可以通过一个图像采集卡运行多个相机，这意味着该平台的潜在可扩展性是无限的。