在相機與計算機的連接方式中，存在著(zhù)多種接口。在機器視覺(jué)行業(yè)中，最常見(jiàn)的接口有Camera Link、GigE Vision、USB3 Vision和CoaXPress（CXP），每種接口都具有各自的特性和不同的價(jià)格/性能折衷。在選擇采用哪種接口時(shí)，系統設計人員必須仔細權衡圖像吞吐量、成本、線(xiàn)纜長(cháng)度、未來(lái)的可擴展性、I/O觸發(fā)能力、以及是否可以通過(guò)電纜供電等諸多因素。
關(guān)于這些因素之間的比較權衡，有很多現成的文章中都有相關(guān)介紹。雖然這些資料會(huì )有所幫助，但是它們可能只會(huì )提供標準委員會(huì )規定的推薦電纜長(cháng)度。例如，Camera Link相機到計算機之間的最大電纜長(cháng)度為10米。雖然這些推薦的電纜長(cháng)度可能適用于無(wú)源電纜連接的情況，但是依然存在多種產(chǎn)品可以延長(cháng)每種標準接口下相機到計算機之間的通信距離。這些產(chǎn)品將有助于延長(cháng)Camera Link和USB 3.0電纜的通信距離；并且對于那些需要在惡劣環(huán)境下或在1公里之外的地方部署相機的應用而言，這些產(chǎn)品也是非常有用的。
實(shí)現更遠的通信距離
為了延長(cháng)這些接口的通信距離，有多種產(chǎn)品可供系統開(kāi)發(fā)者選擇，包括中繼器、有源電纜、電到光纖轉換器、有源光纜和標準轉換器。中繼器通常以單獨的模塊、或是集成到電纜中的嵌入式模塊的形式提供。
利用信號預加重和均衡技術(shù)，為Camera Link標準建造的中繼器，能有效地將相機和計算機之間的通信距離增加一倍，從10米延長(cháng)至20米。目前，已經(jīng)有多家供應商能提供這種單獨的中繼器模塊，如Vivid Engineering、Vieworks及Imperx等公司。中繼器需放置在兩根線(xiàn)纜之間，以增加信號的傳輸距離。
另一種是集成到電纜中的嵌入式中繼器。通過(guò)將嵌入式中繼器集成到電纜組件中，如Components Express公司的BIT MAXX電纜和Oki公司的Clean Eye Camera Link電纜，則無(wú)需再購買(mǎi)單獨的電纜和中繼器。美國Newnex Technologies公司在其FireNEX-uLINK USB 3.0有源中繼器的開(kāi)發(fā)中就采用了這種方法；其在沿電纜長(cháng)度中的一個(gè)外殼中嵌入有源電路，實(shí)現了12米長(cháng)的通信距離。
嵌入式連接器
信號預加重和均衡技術(shù)也可以嵌入到電纜本身的連接器中。CEI和Icron Technologies公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了長(cháng)15米、兼容USB3 Vision標準的USB3.0有源延長(cháng)電纜——Icron公司的USB3.0 Spectra 3001-15和CEI公司的BIT MAXX Extreme USB3.0。為了進(jìn)一步延長(cháng)相機與電腦之間的通信距離，系統集成商可以轉向光纖延長(cháng)器。根據所使用的收發(fā)器類(lèi)型，使用光纖延長(cháng)器產(chǎn)品可以獲得幾十公里的通信距離。雖然光纖延長(cháng)器在惡劣環(huán)境中非常有用，但是它們也比有源電纜更昂貴。
如同有源電纜一樣，光纖延長(cháng)器也有多種不同的配置，其中包括獨立的模塊、用于相機和圖像采集卡的插入式模塊和有源光纜（AOC）。這些延長(cháng)器將來(lái)自相機的電信號轉換成光信號，隨后再通過(guò)圖像采集卡恢復為電信號。
在第一次使用光纖延長(cháng)器的時(shí)候，這些產(chǎn)品要求使用電纜將每個(gè)光纖延長(cháng)器連接到相機和圖像采集卡。例如，Thinklogical公司的光纖延長(cháng)器Fiber Link 4000支持Base、Medium和Full Camera Link標準，可以通過(guò)多?；騿文９饫w，在350米到10公里的范圍內傳輸信號。這種單獨的轉換器還可以延長(cháng)USB3 Vision系統中相機到計算機之間的通信距離。例如，Newnex公司的FireNEX-5000包括一個(gè)上游和下游轉換器，其能用光纜實(shí)現100米的通信距離。
在意識到必須消除用于連接Camera Link延長(cháng)器與相機和圖像采集卡之間的電纜后，EDT、Phrontier Technologies和Intercon1等公司都推出了插入式轉換器模塊，其可以直接插入Camera Link相機和圖像采集卡。例如，EDT公司的RCX C-Link在尺寸上與Camera Link電纜連接器類(lèi)似，其連接到相機和圖像采集卡上的MDR26連接器上，能夠使相機和電腦之間的通信距離延長(cháng)至100公里。同樣，Phrontier Technologies公司PHIRE系列產(chǎn)品，支持所有的Camera Link Base相機和高達85 MHz的圖像采集卡，并支持80公里的單模光纖通信距離（見(jiàn)圖1）。
圖1：消除了用于連接Camera Link延長(cháng)器與相機和圖像采集卡之間的電纜，Phrontier Technologies公司的PHIRE系列支持所有的Camera Link Base相機和高達85 Hz的圖像采集卡，并能用單模光纖實(shí)現80公里的通信距離。
有源光纜
目前許多公司正在將光收發(fā)器集成到連接器中。來(lái)自市場(chǎng)研究公司Global Industry Analysts最近的一份市場(chǎng)研究報告顯示，預計到2018年全球AOC市場(chǎng)將超過(guò)10億美元，一些公司已經(jīng)針對機器視覺(jué)市場(chǎng)推出了這樣的產(chǎn)品，以延長(cháng)Camera Link和USB 3.0 Vision系統的通信距離。
例如，日本藤倉公司在其最新一代AOC組件中使用光纖/金屬混合電纜，不但省去了外置的光中繼器，同時(shí)還能支持Base和Medium Camera Link配置（見(jiàn)圖2）。由于電纜既可以傳輸電源又可以傳輸光信號，PoCL系統可以配置為速度85 MHz、傳輸距離100米。同樣，康寧光纜系統公司的USB 3.0光纜，能使USB 3.0外圍設備實(shí)現高達5Gb/s的傳輸速度、通信距離長(cháng)達50米，并且無(wú)需額外的電源供應。
有趣的是，雖然很多這樣的光學(xué)延長(cháng)器瞄準的目標是Camera Link和USB系統，然而消除任何電磁干擾的影響、同時(shí)建立超長(cháng)的相機到計算機連接所帶來(lái)的好處，也證明了其對CXP標準也是有用的，在CXP應用中100米的電纜長(cháng)度（無(wú)中繼器）可能都不夠長(cháng)。為了滿(mǎn)足這種需求，KAYA Instruments公司的CXP多路光纖復用器，可以利用單根光纖同時(shí)傳輸來(lái)自從多達四臺CXP相機的數據。這將單模光纖的傳輸距離延長(cháng)至10公里、多模光纖的傳輸距離延長(cháng)至400米。
中繼器、有源電纜、電到光纖轉換器和有源光纜，都可以用來(lái)延長(cháng)相機和計算機之間的通信距離。這樣一來(lái)，它們能在保持原有接口標準協(xié)議的情況下，使用信號調節和光轉換技術(shù)。在一些應用中，任何特定標準的優(yōu)點(diǎn)可能并不重要，而將信號從一個(gè)標準轉換到另一個(gè)標準可能比較有用。
標準轉換
例如，將Camera Link轉換到GigE或USB，可用于消除Camera Link系統對傳統Camera Link圖像采集卡的需要。使用GigE或有源USB 3.0光纜，同時(shí)還能延長(cháng)相機與電腦之間的通信距離。事實(shí)上，這正是Pleora公司iPORT系列產(chǎn)品背后的理念，其允許Camera Link相機能連接到GigE或10GigE網(wǎng)絡(luò )。例如，該iPORT CL-Ten從兩臺Camera Link Medium相機中獲取圖像數據，并以8 Gb/s的速率將其傳輸給PC，傳輸路徑是工業(yè)標準的銅線(xiàn)或基于光纖的10 GigE鏈路，無(wú)需再使用Camera Link電纜、延長(cháng)器和圖像采集卡。
如同Pleora公司一樣，Fishcamp Engineering公司也已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了一款從Camera Link轉換到10GigE的接口板（見(jiàn)圖3）。接口板連接到兩臺Full或Medium Camera Link相機，接口板擁有自己的供電電路、狀態(tài)和監控功能，板上的圖像處理功能基于一個(gè)可編程的FPGA。
消除外部圖像采集卡，也是Pleora公司最新的CL-U3（從Camera Link到USB3）產(chǎn)品背后的設計理念。在操作中，CL-U3可以從Base和Medium Camera Link相機捕獲數據，并通過(guò)USB3.0鏈路傳輸數據，省去了PC上的圖像采集卡。
傳統的Camera Link系統還可以充分利用CXP標準延長(cháng)通信距離的優(yōu)勢，這要歸功于Tecphos公司的一個(gè)從Camera Link到CXP的轉換器。在操作中，該數字視頻轉換器可用于同時(shí)接受來(lái)自Camera Link和CXP相機的數據，并通過(guò)CXP接口傳輸數據，傳輸距離長(cháng)達100米。
有了中繼器、有源電纜、電到光纖轉換器、有源光纜和標準轉換器等產(chǎn)品，使得在選擇相機到計算機的接口標準時(shí)，通信距離的優(yōu)勢變得不再那么重要。此外，通過(guò)使用將信號調理電路嵌入到線(xiàn)纜中的有源電纜和有源光纜，用外圍設備來(lái)完成此任務(wù)需求可能會(huì )減少。未來(lái)，將有源器件和標準轉換電路集成到這些線(xiàn)纜中，甚至可能會(huì )消除對外圍標準轉換器的需求。
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