目前相機(jī)的接口形式包括模擬接口(
PAL、NTSC、CCIR、RS170/EIA、非標(biāo)準(zhǔn)模擬制式),數(shù)字接口(Camera Link、Channel Link、LVDS/RS422)和議一些直聯(lián)式數(shù)字接口(IEEE 1394、USB、以太網(wǎng)Ethernet)定與視覺系統(tǒng)所選用相機(jī)一致,如選用數(shù)字制式還必須考慮相機(jī)的數(shù)字位數(shù)。
RS-422 及RS-644(LVDS)接口
RS-422 及RS-644(LVDS)通常是68pin 或 100pin 的高密度接口, 但各相機(jī)廠家的引腳定義不盡相同而且采集卡引腳定義也不太一樣, 因此在選定相機(jī)及采集卡后,需要更換其中的一者都必須先看看引腳的信號(hào)的定義,也許需要重做信號(hào)線或做一個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換板。
Channel Link 接口
Channel Link是Camera Link的前身,能夠與其兼容,接口的引腳較LVDS少了很多卻仍然可以傳輸大量的數(shù)據(jù),它也沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)接頭形式, 因此各廠家的產(chǎn)品之間依然有差異。
Camera Link接口
Camera Link標(biāo)準(zhǔn)則是由多家工業(yè)相機(jī)和采集卡大廠共同制定出來的, 標(biāo)準(zhǔn)本身是基于Channel Link 的特性, 并定義了標(biāo)準(zhǔn)的接口, 讓相機(jī)與采集卡之間的信號(hào)傳輸更加簡單化了,同時(shí)定義了基本架構(gòu)(Base Configuration), 中級(jí)架構(gòu)(Medium Configuration), 及完整架構(gòu)(Full Configuration) 的信號(hào)引腳規(guī)范和傳輸資料量。
IEEE 1394
IEEE 1394接口,(通常也被稱為FireWire或者iLink)。 因?yàn)榭傻玫降膸挶环峙涞叫枰娜吭O(shè)備,在節(jié)點(diǎn)上的最慢的設(shè)備將決定整個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò)的帶寬。
IEEE1394a是目前實(shí)現(xiàn)的版本。它支持100,200,和400 Mbit/s的帶寬。 而IEEE 1394b是一個(gè)新興的標(biāo)準(zhǔn)但還沒被廣泛地支持,它提供一個(gè)800 Mbit/s的帶寬,最多可達(dá)3.2 Gbit / s。
1394有兩種工作方式: 異步(asynchronous)方式和同步(isochronous),異步方式的設(shè)計(jì)主要是保證信息傳遞的可靠性,并非保證高的傳輸速度,它在數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收之間通過“握手”以保證被傳送的數(shù)據(jù)被收到;而同步方式則會(huì)保證帶寬, 它必須犧牲握手個(gè)過程而沒有保障數(shù)據(jù)被收到。
如果可提供的帶寬被給予一個(gè)同步的設(shè)備,然后設(shè)備可以每125us發(fā)送一包數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)包的長度由指定設(shè)備的保留的帶寬確定。同步設(shè)備把數(shù)據(jù)送到一個(gè)通道,其它設(shè)備都可以通過該通道同步接受數(shù)據(jù)包。 如果數(shù)據(jù)包損壞或丟失,也不能重新傳送。大多數(shù)1394接口的工業(yè)相機(jī)采用同步方式并且遵循DCam協(xié)議(或稱IIDC協(xié)議)。
USB 普通串口
總線(USB)是一個(gè)主從系統(tǒng)用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊,目的是作為一種通用標(biāo)準(zhǔn)來取代現(xiàn)有的各種串行或并行的計(jì)算機(jī)I/O 協(xié)議。主控制器擔(dān)任主機(jī),端點(diǎn)的其它外部設(shè)備隸屬于它,下位USB設(shè)備只能與主機(jī)(通常一臺(tái)計(jì)算機(jī))聯(lián)系,但其它設(shè)備相互間不能通信。USB 1.1提供一個(gè)只12 Mbit/s的帶寬, 因此,不太適合工業(yè)相機(jī)的圖像傳輸。有480 Mbit/s的可提供的帶寬的USB 2.0則完全能達(dá)到工業(yè)相機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸速度需求。
USB也采用與1394同步方式類似的數(shù)據(jù)傳輸方式。USB的同步方式每125us發(fā)送一包數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)包長度確定設(shè)備分配到的帶寬。與1394一樣,不可能實(shí)現(xiàn)握手,因此也只是保證帶寬而沒有保證信息傳輸?shù)耐暾M椒绞綌?shù)據(jù)傳輸可以達(dá)到90%可得到的帶寬。即一部相機(jī)能請(qǐng)求并且被準(zhǔn)許480 Mbit/s中的90%(理論上,8 位像素圖像傳輸率為54 Mpixel/s)。但一些其它的總線開支通常降低可提供的帶寬到實(shí)際40 Mpixel / s左右。
以太網(wǎng)Ethernet 作為一個(gè)局域網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,它起先被美國施樂公司開發(fā),后來在與DEC和Intel合作中獲得來巨大改進(jìn),Ethernet接口使用總線形或者星形結(jié)構(gòu)學(xué)并且支持?jǐn)?shù)據(jù)傳送率達(dá)到 1 Gbit/s,但是,最通常使用的100baseT版本只能提供100Mbit/s的總線帶寬。 Ethernet使用載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測(CSMA/CD)存取方式。
因?yàn)镋thernet允許任何設(shè)備給任何其它或全部設(shè)備隨時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)且無需協(xié)調(diào),數(shù)據(jù)沖突的潛在可能就會(huì)隨著網(wǎng)絡(luò)使用設(shè)備和被傳送數(shù)據(jù)的數(shù)量增大。
CSMA/CD每當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸沖突時(shí)指定再試,直到數(shù)據(jù)到達(dá)最后的目的地。即使有其它網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,例如開關(guān)和路由器, 當(dāng)在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上有超過兩個(gè)設(shè)備時(shí),沖突的潛在可能被大大降低,但也不能達(dá)到理論的帶寬(100Mbit/s)。 100Mbits/s的理論帶寬的100baseT 通常有效的數(shù)據(jù)傳輸速度為50Mbit/s,在考慮節(jié)點(diǎn)開銷和沖突之后,對(duì)8位的圖像數(shù)據(jù)只能達(dá)到6.25Mpixel/s,不適應(yīng)多數(shù)機(jī)器視覺的應(yīng)用。 由于千兆位Ethernet(1000baseT)的來臨,帶寬可增加到1,000Mbit/s(1Gbit/s)但其工業(yè)目的的未壓縮圖像數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)目的沒被完全確定。
因此,視頻制式與接口的選擇需要與相機(jī)一起進(jìn)行綜合考慮,此外,雖然目前一起直連相機(jī)(比如USB和
IEEE1394)存在著價(jià)格較低,但考慮到復(fù)雜視覺系統(tǒng)對(duì)一些控制功能的需求和圖像傳輸可靠性,因而直連相機(jī)并不是大多數(shù)工業(yè)應(yīng)用的最佳選擇。(e