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USB 3.0 - 面向未来的相机接口

USB 3.0是下一代(相机)接口,现已强势登场。接口在两个系统之间(例如智能手机和电源插座之间或相机与PC之间)起连接作用。目前,USB是大众市场中最常用的接口。
为了确保这种面向消费者的接口在用于工业装置时功能和稳定性没有问题,不同相机厂商联盟共同为USB 3.0接口制定了工业标准。其结果就是2013年1月发布的USB 3.0 Vision标准。
使用此标准可以测试各种硬件和配件是否符合USB 3.0 Vision。任何获得此认证的组件都能够顺畅稳定地协同运行,并符合业界严格的规范。

USB 3.0及其竞争对手

当然,USB 3.0并不是市场上唯一的相机接口。其他常见接口包括千兆网(GigE)、Camera Link、1394 (FireWire)和USB 2.0。这些接口各有利弊,各自适合不同的用途。例如,GigE适用于长线材,而Camera Link在需要大容量带宽时是理想选择。

1394 (FireWire)和USB 2.0是比较旧的技术,技术局限性明显;随着与该技术兼容的组件数量开始减少,推荐使用时将有所保留。1394 (FireWire)在它的时代提供了令人瞩目的即插即用和实时兼容性功能,但现在性价比高的1394 (FireWire)组件已经很稀少,而这种趋势可能会保持。更换有缺陷的组件预计会变得更加昂贵和困难。事实上,从中期看,1394 (FireWire)可能会从市场上消失。USB 2.0设备价格低廉,应用普遍,但是此接口本身已经被继任者USB 3.0超越。此讨论后面还有更多相关内容。

根据应用要求,一般情况下您也可以在Camera Link、GigE或USB 3.0之间选择,以实现属性的理想组合,从而快速、安全、可靠地将图像数据从相机传送到PC。

USB 3.0结合了多种不同接口的特性优势。它提供的带宽填补了GigE和Camera Link速度之间的空白。不仅如此,它还兼容即插即用功能,CPU负载较低,还具有可靠的USB3 Vision工业标准。此外,USB 3.0还具备主机和设备之间数据传输的高可靠性,以及集成(缓冲)内存,以满足工业应用对稳定性的极高要求。

USB 3.0的带宽填补了Camera Link和GigE的速度之间的空隙。
USB 3.0的带宽填补了Camera Link和GigE的速度之间的空隙。
各种不同接口的对比
各种不同接口的对比

USB 3.0与GigE

基于产品介绍的分布比较
基于产品介绍的分布比较

USB 3.0是相对较新的相机接口,相对于在消费者市场的广泛应用,它在机器视觉市场应用还比较有限。经验表明,在行业内,从新接口出现到被市场接受,通常需要大约五年。有个很好的例子可以证明这一点:GigE Vision标准在2006年问世。而GigE在全球赢得足够多的用户以获得必要规模耗费了多年时间。今天,GigE是视觉技术领域最重要的接口之一。

USB 3.0与USB 2.0

如上所述,我们还应该提供USB 3.0与其“先驱”USB 2.0的对比。支持USB 2.0的主要依据之一是可用的USB 2.0组件数量庞大,但是这一点目前已经不再适用。最新一代计算机硬件都预装了USB 3.0接口。未来几年USB 3.0组件会广泛普及。

之后几年所提供的USB 3.0组件将越来越多。

之后几年所提供的USB 3.0组件将越来越多。相应地,USB 3.0附件的产品线也将更加丰富,价格将开始接近USB 2.0附件的水平。

USB 3.0的另一个优势是带宽更大,这可以提高相机的工作速度。另外,最近的相机芯片(例如最新一代CMOS芯片)对电能的需求比之前的芯片更高。这会阻碍它们用于USB 2.0相机。相比之下,USB 3.0接口可提供足够电能来运行这类芯片。该接口还可以完美匹配新一代芯片带来的分辨率级别,而不会减慢速度。

USB 3.0接口可提供足够的电能来运行最新一代CMOS芯片。
USB 3.0接口可提供足够的电能来运行最新一代CMOS芯片。

未来将会怎样?

USB 3.0面临着每一个新接口都会面临的问题:只有真正带来新价值,转换到新技术才有意义。而USB 3.0正在快速进步,市场份额在逐年增长。在未来几年中,预计USB 3.0 Vision标准将更有力地把握市场。这将会推动USB 3.0与GigE共同成为工业机器视觉市场的主流接口。

未来将会怎样?