為了追上感光元件在解析度與速度上的不斷提升，後端的介面技術(shù)也必須在維持合理價(jià)格的前提下，不斷發(fā)展出更高的頻寬與可靠性。本文將帶您認(rèn)識(shí)未來的高速相機(jī)介面，並根據(jù)應(yīng)用上的不同提供一些產(chǎn)品選擇的見解。

視覺技術(shù)的市場(chǎng)一向渴望更多。我們要更多的資料、更多的細(xì)節(jié)、更高的準(zhǔn)確度，而這些都可以透過提高解析度來達(dá)成。工廠和實(shí)驗(yàn)室要能夠提高檢驗(yàn)速度，相機(jī)就必須更快地將更大量的影像資料傳送到電腦裡。產(chǎn)業(yè)也不可避免地必須面對(duì)這些難題，推出更快速、解析度更高的解決方案。

現(xiàn)今市場(chǎng)上的相機(jī)已經(jīng)能具有極高的速度和解析度，並提供各式各樣的感光元件選項(xiàng)。而相機(jī)技術(shù)的發(fā)展也不只是發(fā)生在感光元件等前端硬體，後端的介面技術(shù)也正蓬勃發(fā)展。頻寬更高、傳輸更可靠的新介面也持續(xù)拓展著視覺應(yīng)用的可能性。

目前市面上有哪些高速介面？

為了提供高解析度感光元件所需的資料傳輸率，市場(chǎng)多年來已發(fā)展出數(shù)款介面，包含CameraLink、CoaXPress，以及在GigE Vision平臺(tái)下發(fā)展的其他介面。

這些介面之間的差異如下：

單通道：12.5Gbps/ 10Gbps

CoaXPress 2.0方案的成本效益優(yōu)於CoaXPress 1.1方案，因?yàn)閮嵐苤г藘煞N介面的相機(jī)價(jià)格相似，一個(gè)雙通道CoaXPress 2.0影像擷取卡卻能夠用更低的價(jià)格提供和四通道CoaXPress 1.1影像擷取卡一樣的整體頻寬。

與CoaXPress相比，10GigE確實(shí)能提供較長(zhǎng)的傳輸距離，並且能夠輕易和常見的GigE元件整合。但若犧牲部分頻寬，CoaXPress 2.0也同樣能大幅提升其傳輸距離。另一方面，CXP 2.0的一個(gè)通道可以提供12.5Gbps的頻寬，而10GigE最高頻寬只能達(dá)到10Gbps。GigE的極限只是CXP 2.0的開始。除此之外，只要運(yùn)用了Basler boost套組（含相機(jī)與介面卡或影像擷取卡）或類似的產(chǎn)品概念，CoaXPress 2.0的整合同樣可以非常容易。

最後，由於10GigE晶片組的功耗高，銅線在10GigE全速運(yùn)作下會(huì)產(chǎn)生大量熱能。若需要全速使用10GigE介面，勢(shì)必要克服更多系統(tǒng)設(shè)置上的難題。

極致速度

CoaXPress最主要的優(yōu)點(diǎn)如下：

極高頻寬 – 發(fā)揮傳輸率的極限

CoaXPress是目前市面上最快速的介面之一，單通道最高頻寬達(dá)12.5 Gbps，並可透過多條同軸傳輸線進(jìn)一步擴(kuò)充。

足夠的傳輸線長(zhǎng)度 – 有利長(zhǎng)距離使用

USB3.1 Gen1和CameraLink介面使用者經(jīng)常遇到的一個(gè)問題是它們的最大線長(zhǎng)皆不超過10公尺。CoaXPress不只頻寬遠(yuǎn)高於這些介面，最大線長(zhǎng)更高達(dá)40公尺，因此是一個(gè)非常受到看好的替代方案。在犧牲部分頻寬的情況下，CoaXPress的線長(zhǎng)甚至可高於100公尺。

隨插即用 – 易於連接

CoaXPress採用的同軸傳輸線同時(shí)具備數(shù)據(jù)傳輸與供電能力，讓相機(jī)很輕易就能接上電腦使用。軟體方面，CXP和GeniCam以及其他傳統(tǒng)的視覺標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過整合，因此也讓相機(jī)和電腦軟體間的連線變得相當(dāng)容易。

精確同步 – 精準(zhǔn)控制

CXP將影像擷取技術(shù)與相機(jī)完美結(jié)合，即便在多相機(jī)的系統(tǒng)中也能達(dá)成高度精準(zhǔn)的同步並極低延遲。

透過更簡(jiǎn)易的系統(tǒng)配置與可靠的元件供貨提升成本效益

新的電子元件產(chǎn)品與單線解決方案大幅提升了系統(tǒng)的成本效益。CoaXPress 2.0 (CXP-12) 是每單位傳輸成本最低的介面。

CoaXPress 2.0技術(shù)應(yīng)用時(shí)機(jī)與方式

機(jī)器視覺的應(yīng)用發(fā)展迅速。今日頂尖的視覺系統(tǒng)需要滿足遠(yuǎn)比以往更嚴(yán)苛的需求，例如辨識(shí)平面顯示器、晶圓、太陽能電池上的微小缺陷，或是同時(shí)處理多項(xiàng)PCB品管流程中的光學(xué)檢查工作。這些（以及其他數(shù)不盡的）現(xiàn)有應(yīng)用和未來新應(yīng)用都會(huì)不斷對(duì)相機(jī)的速度和解析度有更高的需求。CoaXPress 2.0技術(shù)能夠?yàn)樽钕冗M(jìn)的影像感光元件釋放完整潛能，因此非常適合用於高需求的應(yīng)用。

在下文中，我們將帶您了解如何在工廠自動(dòng)化與醫(yī)療生科領(lǐng)域等範(fàn)例中運(yùn)用這項(xiàng)新技術(shù)：

PCB品管用3D AOI系統(tǒng)

圖1 : PCB品管的過程中需要進(jìn)行多項(xiàng)光學(xué)檢查，3D AOI系統(tǒng)是一個(gè)可以同時(shí)滿足多樣需求的方案。

PCB品管的過程中需要進(jìn)行多項(xiàng)光學(xué)檢查，包含各類SMT與THT元件的完整性檢查、類型辨識(shí)、以及極性、偏移、位置、高度、文字、名稱，或是顏色檢查等等。而在SPI（錫膏檢查）站點(diǎn)，亦會(huì)檢查焊接點(diǎn)的形狀。

3D AOI系統(tǒng)是一個(gè)可以同時(shí)滿足上述需求的方案，內(nèi)容包含一個(gè)高性能相機(jī)頭與四個(gè)輔助側(cè)面相機(jī)、數(shù)個(gè)照明燈條，以及一個(gè)影像擷取卡。高性能相機(jī)頭檢查SMT、THT元件，並透過3D影像檢查焊接點(diǎn)之缺陷。系統(tǒng)軟體能夠快速地透過燈條光線的反射計(jì)算出3D影像。側(cè)相機(jī)則作為輔助，呈現(xiàn)相機(jī)頭無法顯示的缺陷和其他影像特徵。

Basler的套組方案包含了Basler精選的CXP-12視覺元件（相機(jī)搭配介面卡或影像擷取卡），讓消費(fèi)者可以透過更低的價(jià)格和更簡(jiǎn)單的方式，取得大幅改善的測(cè)量結(jié)果、極高的影像品質(zhì)，以及更加容易使用的視覺系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

醫(yī)療

圖2 : 對(duì)於影像處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)高性能的需求，除了工廠之外，醫(yī)療與生科領(lǐng)域的應(yīng)用也可以從中獲取許多好處。

雖然對(duì)高性能的需求主要來自於工廠，醫(yī)療與生科領(lǐng)域的應(yīng)用也可以從中獲取許多好處。其中一些適合的應(yīng)用包含（但不限於）顯微鏡、病理玻片掃描，以及NGS（次世代基因定序）。

越來越多的手術(shù)顯微鏡開始配備可即時(shí)傳送影像的相機(jī)。在此應(yīng)用中，幾項(xiàng)關(guān)鍵的需求包含高水準(zhǔn)的細(xì)節(jié)呈現(xiàn)、高頻寬（以利順暢的資料傳輸）、足夠的對(duì)比度（以即時(shí)呈現(xiàn)亮暗部細(xì)節(jié)），以及優(yōu)異的色彩精準(zhǔn)度（以提供精確診斷）。

在病理玻片掃描的應(yīng)用中，掃描的時(shí)間必須控制在可接受的範(fàn)圍內(nèi)。掃描時(shí)間主要取決於樣本大小以及相機(jī)的特性（如視角與頻寬）。在整體掃描範(fàn)圍不變的情況下，相機(jī)單次捕捉影像的涵蓋範(fàn)圍越大，所需要的掃描位置就越少，整體掃描過程也越快。

實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)在運(yùn)用比以往更快、更可靠的方式進(jìn)行基因定序與遺傳物質(zhì)分析。為了取得高頻率、高解析度的影像，必須使用性能強(qiáng)大的視覺系統(tǒng)。一個(gè)包含CoaXPress 2.0介面、相機(jī)、介面卡/影像擷取卡，以及其他視覺元件的系統(tǒng)能夠在減少安裝難度的同時(shí)，滿足高品質(zhì)測(cè)量的需求。

所有CoaXPress 2.0標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)（易於使用、整合快速、價(jià)格實(shí)惠、高品質(zhì)影像、高頻寬）以及所有需要的高端元件（相機(jī)、鏡頭、線材、介面卡、影像擷取卡）都可以透過Basler一次取得。boost CXP-12相機(jī)亦可單獨(dú)購買。

總結(jié)

CoaXPress 2.0標(biāo)準(zhǔn)適用於工業(yè)影像處理，能夠在長(zhǎng)距離下實(shí)現(xiàn)大量/高速資料傳輸。作為Camera Link標(biāo)準(zhǔn)的繼承者，此機(jī)器視覺介面必須透過額外的電腦介面卡才能使用。但考慮到龐大的資料傳輸量，這可以是一項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。透過介面卡，CPU的性能不會(huì)受到資料傳輸?shù)挠绊懀虼丝赏耆\(yùn)用在影像處理作業(yè)上。

使用CoaXPress標(biāo)準(zhǔn)的影像處理系統(tǒng)最適合用於具有高性能需求的應(yīng)用，如FPD檢查和基因定序。這些系統(tǒng)能夠在合理的成本下，達(dá)成高階應(yīng)用所需的影像品質(zhì)與資料傳輸率，並有助於大幅提升系統(tǒng)性能。

Basler可提供所有必需的元件（可單售亦可組合銷售），並透過統(tǒng)一的軟體平臺(tái)提供輕易整合與調(diào)校。最終帶給消費(fèi)者的是更低的系統(tǒng)複雜性與總體成本。