USB 3.0インターフェースとUSB3 Vision規格

近年、産業界や医療業界だけでなく、一般市場でも広く受け入れられるインターフェースとなったUSB 3.0。技術面においても、最大350MB/秒の転送速度を誇り、プラグアンドプレイにも対応しています。このようなリアルタイム互換性と高い転送速度により、USB 3.0はマシンビジョン業界において、速度面で劣る旧型インターフェースのFireWireとUSB 2.0に取って代わろうとしています。最新の市場データや動向によると、USB 3.0はインターフェース市場に確固たる地位を確立し、Gigabit Ethernetと並ぶ主流製品になると見られます。

最近になって、USB 3.0の呼び名がUSB 3.1 Gen 1に変更されました。技術的な違いはないため、この2つの言葉はいずれも同じものを指します。しかし、最新世代のUSBインターフェースであるUSB 3.1 Gen 2は異なります。USB 3.1 Gen 2はUSB SuperSpeed+とも呼ばれており、これまでのUSBよりも最大帯域幅がさらに広くなっています。今のところ、USB 3.1 Gen 2の普及はまだ進んでいない状態で、一部の開発・試験プロジェクトでしか目にすることができず、対応している機器もほとんどありません。

とはいえ、ユーザー側でも自身のニーズ応じて最適なインターフェースを選定する必要があります。市場に出回っているインターフェースにはそれぞれ独自の強みがあるため、用途に合わせて選ぶことが大切です。転送速度とプラグアンドプレイへの対応を重視するなら、USB 3.0が正に最適といえます。一方、GigEは長いケーブル（最大100m）が必要な場合や複数のカメラを取り付ける場合に高い性能を発揮します。

GigEインターフェース向けにGigE Vision規格が存在しているのと同様に、USB 3.0インターフェースにおいても、産業用マシンビジョンシステム向けの準拠規格としてUSB3 Visionが2013年1月に正式承認されました。USB3 Visionは、自動画像化協会（AIA）が主導する画像処理向けのUSB 3.0インターフェース公式規格です。同協会の創設メンバーとして、Baslerはこの規格の策定に大きく貢献しました。

USB3 Visionは、USB 3.0の通信・設定について統一したルールを作ることを目的としています。互換性のないアクセサリーが大量に出回ったり、各メーカーが独自のソリューションを展開したりすると、エンドユーザーの混乱を招くことになります。こういった状況が発生しないようにするためには、統一した規格を策定することが必要不可欠なのです。

USB3 Vision規格が発表されるまで、画像処理業界においてUSBデバイス向けの基準は存在しませんでした。それまでは、様々なカメラメーカーが単に一般市場で使用されているUSB 2.0インターフェースを基にしたそれぞれ異なる独自のソリューションを提供していましたが、これらのソリューションの大半は、各構成機器の安定性や耐用性、そしてソリューション全体の堅牢性について、産業用途に必要な水準を確保するには不十分なものでした。過去の状況を見ても、インターフェースの体系的な導入と専用規格の策定は、画像処理業界におけるインターフェースの普及と拡大にとって非常に重要であることが分かっています。

USB3 Vision規格のデザインには、現代のあらゆる産業用カメラインターフェースの共通プログラミングインターフェースであるGenICam規格が利用されています。 USB3 VisionとGenICamは安定性が高く、 画像の転送やカメラの制御を行う際の遅延も少なくなっています。また、様々な種類のカメラに対応しており、部品の取り外しが簡単であるだけでなく、システムを構成する異なるハードウェア・ソフトウェアコンポーネント向けの通信プロトコルを備えているなど、USB3 Vision公認のカメラ、ソフトウェア、アクセサリーを使用することで多くのメリットが期待できます。

このほか、ケーブルの接続部分がスクリュー式になっているなど、USB3 Vision規格では機械的なデザインについても配慮することで、インターフェースの堅牢性を向上させるとともに、構成機器を交換できるようにしています。

USB3 Vision規格のトランスポート層はマシンビジョン向けに最適化されており、非同期イベントをデバイスからホストに転送するコントロールトランスポート層とイベントトランスポート層、データ転送時の信頼性や速度を確保し、オーバーヘッドを低減するストリームトランスポート層などで構成されています。

USB 3.0のメリットについてご不明点がある場合やUSB 3.0対応カメラがお使いの用途に適しているかをご確認したい場合は、
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