USB 3.0

Die Kamera-Schnittstelle der Zukunft (?)

USB 3.0 ist die neueste Generation der (Kamera-)Schnittstellen und immer weiter auf dem Vormarsch. Als Schnittstelle bezeichnen wir das Bindeglied zwischen zwei Systemen, zum Beispiel zwischen Smartphone und Steckdose oder zwischen Kamera und PC. Die im Massenmarkt wohl am häufigsten vorkommende Schnittstelle ist USB.

Um diese Consumer-Schnittstelle tauglich und stabil für den Einsatz in der Industrie zu machen, wurde durch einem Zusammenschluss verschiedener Kamerahersteller ein Standard für die Nutzung der USB 3.0-Schnittstelle in der industriellen Bildverarbeitung erschaffen: der USB3 Vision Standard, der im Januar 2013 veröffentlicht wurde.

Hardware und Zubehör, die USB3 Vision-konform sind, werden nach den Ansprüchen des Standards getestet und zertifiziert. Somit ist gewährleistet, dass alle Komponenten stabil und reibungslos zusammenspielen und die hohen Ansprüche der Industrie erfüllen.

USB 3.0 und seine Konkurrenten

Natürlich ist USB 3.0 nicht die einzige Kamera-Schnittstelle auf dem Markt. Weitere beliebte Schnittstellen auf dem Markt sind GigE (Gigabit Ethernet), Camera Link, FireWire und USB 2.0. Jede dieser Schnittstellen hat ihre Vorteile und einen anderen Einsatzfokus. GigE ermöglicht unter anderem besonders lange Kabel, Camera Link kann dagegen zum Beispiel mit sehr hohen Bandbreiten punkten.

FireWire und USB 2.0 sind ältere Technologien und aufgrund ihrer technischen Beschränkungen sowie der abnehmenden Verfügbarkeit an Komponenten nicht mehr uneingeschränkt empfehlenswert. FireWire konnte seinerzeit zwar vor allem durch Plug-and-play und Echtzeitfähigkeit überzeugen, doch mittlerweile gibt es immer weniger Komponenten für FireWire, sodass in Zukunft die Preise ansteigen und das Ersetzen defekter Komponenten sehr schwierig werden wird. Mittelfristig wird FireWire dadurch vom Markt verdrängt werden. USB 2.0-Geräte sind sehr günstig und auch universell verfügbar, doch diese Schnittstelle ist inzwischen von ihrem Nachfolger USB 3.0 überholt worden. Darauf gehen wir im nächsten Abschnitt näher ein.


Abhängig von den Anforderungen Ihrer Anwendung, haben Sie also in der Regel die Wahl zwischen Camera Link, GigE oder USB 3.0, um die beste Kombination an Eigenschaften zu finden, damit Sie Ihre Bilddaten schnell, sicher und störungsfrei von der Kamera an den PC übertragen können.

USB 3.0 vereint die positivenEigenschaften mehrerer Schnittstellen mit den eigenen Stärken. Mit seiner Bandbreite wird die Lücke zwischen GigE und Camera Link geschlossen. Dazu kommen noch die Plug-and-play-Fähigkeit, eine geringe CPU-Last und der zuverlässige industrielle Standard USB3 Vision. Außerdem kann USB 3.0 mit sehr zuverlässigem Datentransfer zwischen Host und Device und einem integrierten Daten- (Zwischen)Speicher für höchste Stabilität in industriellen Anwendungen punkten.

vergleich von CameraLink, Usb 3.0 und GigE Vision

USB 3.0 schließt mit seiner Bandbreite die Lücke zwischen Camera Link und GigE in puncto Geschwindigkeit.

Vergleich der unterschiedlichen Schnittstellen

USB 3.0 vs. GigE

Vergleich erste Produkteinführung von Kameras mit Usb 3.0 - bzw GigE-Schnittstelle

USB 3.0 ist eine relativ neue Kamera-Schnittstelle und in der Bildverarbeitungsindustrie noch nicht so verbreitet wie im Massenmarkt. Die Erfahrung zeigt, dass es in der Industrie rund fünf Jahre dauert, bevor eine Schnittstelle im Markt angekommen und akzeptiert ist. Ein gutes Beispiel dafür ist die Einführung des GigE Vision Standards im Jahr 2006. Es dauerte einige Jahre bis GigE weltweit überzeugen konnte und sich immer weiter verbreitete. Heute stellt GigE die wichtigste Schnittstelle in der Vision Technologie dar.

USB 3.0 vs. USB 2.0

Wie bereits erwähnt, wollen wir den Vergleich zwischen USB 3.0 und seinem „Vorgänger“ USB 2.0 einmal genauer betrachten. Ein Argument für USB 2.0 war bisher beispielsweise die große Verfügbarkeit von USB 2.0-Komponenten. Jedoch ist dies kein Argument gegen USB 3.0. Zumindest nicht mehr. Mit der neuesten Computergeneration wird die Hardware mit USB 3.0-Anschluss geliefert. In den kommenden Jahren wird es also eine flächendeckende Verbreitung von USB 3.0-Komponenten geben.

Die Verfügbarkeit von USB 3.0 - Komponenten wird in den nächsten Jahren weiter zunehmen

Die Verfügbarkeit von USB 3.0-Komponenten
wird in den nächsten Jahren weiter zunehmen.

In diesem Zuge wird auch das Angebot an USB 3.0-Zubehör steigen und sich preislich mehr und mehr dem aktuellen USB 2.0-Gefüge annähern.

 

Ein weiteres Argument für USB 3.0 ist die größere Bandbreite und somit die höhere Geschwindigkeit der Kamera. Des Weiteren haben die aktuellsten Kamerasensoren wie etwa die CMOS-Sensoren der neuesten Generation einen höheren Strombedarf als ihre Vorgänger. Eine Implementierung dieser neuen Sensoren ist in USB 2.0-Kameras damit nicht möglich. Erst die USB 3.0-Schnittstelle liefert genug Strom, um die Sensoren überhaupt betreiben zu können. Diese Schnittstelle ist im Hinblick auf Auflösung in Zusammenspiel mit maximal möglicher Geschwindigkeit zudem perfekt auf die neue Sensorgeneration abgestimmt, sodass Sie als Anwender alle Vorteile von USB 3.0 nutzen können.

 

Die USB 3.0-Schnittstelle liefert genug Strom, um CMOS-Sensoren der neuesten Generation betreiben zu können
Die USB 3.0-Schnittstelle liefert genug Strom, um CMOS-Sensoren der neuesten Generation betreiben zu können.

Wie sieht die Zukunft aus?

Für USB 3.0 gilt das gleiche, wie für jedes neue Interface: Ein Wechsel macht für einen Kunden nur Sinn, wenn er den Mehrwert der neuen Technologie auch nutzen kann. Doch die USB 3.0-Schnittstelle ist klar auf dem Vormarsch, der Marktanteil wächst von Jahr zu Jahr. Auch der USB3 Vision Standard wird sich in den nächsten Jahren noch stärker im Markt etablieren. Dadurch wird USB 3.0 – gemeinsam mit GigE – zur vorherrschenden Schnittstelle auf dem Markt der industriellen Bildverarbeitung werden.

 
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