كيف تختار واجهات الكاميرات الصناعية في رؤية الآلة؟

كم تعرف عن واجهات الكاميرات الصناعية؟ يمكن تقسيم الواجهات الشائعة للكاميرات الصناعية إلى أنواع مختلفة، بما في ذلك إثيرنت الجيجابت (GigE)، وإثيرنت الجيجابت 10 (10-GigE)، وUSB3.0، وUSB2.0، وCameraLink، وCoaXPress. ما هي الفروقات بينها، وكيف يجب أن نختار؟

أكثر الواجهات استخدامًا هو إثيرنت الجيجابت (GigE)، الذي يُفضل بسبب تكلفته المعقولة وتوافره العام. فهو مناسب لتطبيقات الدقة المتوسطة ومعدل الإطارات العالي. يمكن يدعم نقل المسافات حتى 100 متر بدون مكررات (يمكن توسيعها باستخدام معززات الإشارة) ويوفر سرعات تصل إلى 1 جيجابت في الثانية. ومع قدرتها القوية على مقاومة التداخل، فإنها تلبي معظم متطلبات التطبيقات الصناعية.

الإصدار المُحدّث منها، إيثيرنت بسرعة 10 جيجابيت (10-جيجي إي)، يقدم تحسينات في السرعة بمقدار عشرة أضعاف (10 جيجابت في الثانية) مع الحفاظ على الخصائص المشابهة لـ GigE. يمكنه الوصول إلى 30 متر عبر كابلات النحاس القياسية؛ يمكن تمديد الألياف البصرية إلى أكثر من 10 كيلومترات (مع المحولات).  هذه الواجهة مثالية للمستخدمين الذين يعطون الأولوية للنقل عالي السرعة مع البقاء حساسين للتكلفة. يمكن استخدامه في تحليل الحركة فائقة السرعة، والتصوير بجودة 4K/8K، وأنظمة تنسيق متزامن للكاميرات الكبيرة التي تتطلب نطاق ترددي كبير.

تصل واجهات USB3.0 إلى سرعات 3 جيجابيت في الثانية لكنها تعاني من قيود USB المتأصلة: أداء ضعيف ضد التداخل وإطالة كابل لا يزيد عن 5 أمتار (فوق ذلك تصبح خسارة الحزم وسقوط الإطارات شائعة). إنه ضد- أنا التداخل ج قدرة iS  م معتدل، تحسين بروتوكولات الإشارة ولكن مع عزل كابل محدود.  على الرغم من هذه العيوب، فإن انتشارها الواسع يضمن تبنيها الصناعي الكبير. هو مناسب لـ الفحص الصناعي بسرعات متوسطة، التصوير الطبي، البحث المختبري، والسيناريوهات التي تتطلب نشر مرنة.

يوفر USB2.0 سرعة نظرية قصوى تبلغ 480 Mbps (ميجابت في الثانية)، وهي أبطأ بكثير من واجهات الجيل الحديث مثل USB3.0 أو GigE. هذا يجعلها مناسبة فقط لتطبيقات التصوير بدقة منخفضة أو معدل إطارات منخفض.  طول الكابل الفعال محدود حوالي 3-5 أمتار دون تدهور الإشارة.  بسبب تكلفته المنخفضة وميزة التشغيل المباشر، يظل USB2.0 ذا صلة في التطبيقات غير الحرجة التي تركز على الميزانية مثل أنظمة الفحص الأساسية، أو البيئات التعليمية، أو المعدات القديمة حيث تكون متطلبات السرعة ضئيلة.

يدعم CameraLink نقل البيانات بسرعات عالية، مع تكوينات تتراوح بين Base (2.04 جيجابت في الثانية) إلى Deca (6.8 جيجابت في الثانية). رغم كونه أسرع من GigE أو USB، فإنه الآن أقل كفاءة مقارنة بـ CoaXPress (CXP).  باستخدام ألواح التقاط الإطارات وكابلات الكوакс، يمكن لـ CameraLink تحقيق نقل مستقر يصل إلى 10 أمتار. ومع ذلك، فإن المسافات الأطول تتطلب مكررات أو محولات ألياف بصرية، مما يزيد من التعقيد والتكلفة.  مصممة للاستخدام الصناعي، توفر CameraLink مقاومة قوية للإشارات الكهرومغناطيسية (EMI) من خلال الكابلات المدرعة والإشارة التفاضلية، مما يجعلها موثوقة في البيئات القاسية.  كانت CameraLink ذات يوم المعيار الذهبي للتصوير عالي السرعة، وما زالت تُستخدم في الأنظمة القديمة أو التطبيقات التي تتطلب سرعات متوسطة مع تأخير حتمي، مثل فحص شرائح الدارات المتكاملة، أنظمة النقل عالي السرعة، أو الحالات التي يكون فيها الترقية إلى CXP غير مجدية من حيث التكلفة.

أخيرًا، يبرز واجهة CoaXPress (CXP) المتزايدة الشعبية لتطبيقات السرعة الفائقة. قادر على تجاوز 50 جيجابت في الثانية، أصبح ضروريًا للسيناريوهات ذات الدقة العالية جدًا والتي تتضمن عشرات أو مئات الميغابكسل. ظهوره جعل الواجهات عالية السرعة المهيمنة سابقًا مثل CameraLink أقل أهمية. عندما تكون قيود الميزانية قليلة ويكون السرعة الشديدة هي الأولوية، يظهر CXP كخيار مثالي.

إذن كيف نختار واجهات الكاميرات الصناعية في نظام الرؤية الآلية؟ يعتمد على التوازن  السرعة , المسافة , متطلبات البيئة ، و الميزانية . يستخدم عادة واجهة Gige أو واجهة USB3.0 مثل الأشخاص الذين يهتمون بالميزانية. يمكن للتطبيقات ذات السرعة العالية أو الدقة العالية استخدام واجهة 10-Gige أو واجهة CXP. يمكن للأنظمة القديمة أو ذات التأخير المنخفض استخدام واجهة CameraLink. يمكن للمهام منخفضة التكلفة وغير الحرجة استخدام واجهة USB 2.0.