为机器视觉应用程序选择正确的界面是选择相机过程中的一个关键决策。以下部分概述了机器视觉应用中可用的不同类型的电缆和连接器以及相关的优缺点。

机器视觉接口通常分为两种:专用接口和消费者接口。

专用的接口

适用于需要使用这种接口的高速或超高分辨率应用程序;例如，用于检查连续流程的行扫描相机，如纸或塑料薄膜生产，相机通常工作在kHz范围内。然而，这些接口往往更昂贵，更缺乏灵活性，并增加了系统的复杂性。CarmeraLink(支持高达6.8Gbit/s的数据)和CoaXPress(支持高达12Gbit/s)是此类应用中通常使用的专用机器视觉接口。除了摄像头，使用这些接口的系统还需要帧捕捉器。这些是专门的适配器卡，用于接收图像数据并将其组装成可用的图像。专用的机器视觉接口也使用专有的电缆，这使得与其他外围设备的集成更具挑战性。

CoaXPress(级)

CoaXpress接口于2008年推出，以支持高速成像应用。CXP接口使用75欧姆同轴电缆，支持每通道高达6.25Gbit/s的数据传输速度，具有使用多个通道支持更快的数据传输速率的能力。一根CXP电缆可以为每根电缆提供高达13W的电力，要求“设备”和“主机”都支持GenICam摄像机编程接口。虽然单车道同轴电缆很便宜，但建立多车道电缆组件和机架抓取器的成本增加得非常快。

CameraLink

CameraLink标准由自动化成像协会(AIA)于2000年推出，并已逐步升级，以支持更高的数据传输速度，有些版本需要两根电缆传输。主要有Base (2.04Gbit/s)、Medium (5.44Gbit/s)和Deca/Extended (6.8Gbit/s)三种配置。基本标准使用MDR(“Mini D Ribbon”)26针连接器，而中/全配置使用第二根电缆加倍容量。Deca/Extended版本超越了CameraLink的限制，承载高达6.8 Gbit/s的数据。像CXP接口一样，CameraLink需要帧抓取器，另外需要兼容Power over CameraLink (PoCL)标准以提供电源。CameraLink缺乏任何纠错或重发功能，需要昂贵而繁琐的电缆设置，以最大限度地提高信号完整性来尝试消除丢失的图像。

消费者接口

这些接口使机器视觉摄像机能够通过广泛使用的USB和以太网标准与主机系统连接。对于大多数机器视觉应用，usb3.1 Gen 1和千兆以太网消费者接口提供了一个方便、快速、简单和价格适中的成功组合。此外，消费者接口支持广泛可用的硬件和外围设备来实现机器视觉。USB和以太网集线器、交换机、电缆和接口卡可以在从亚马逊到本地电脑或电子产品商店的任何地方购买，价格范围广泛，以满足您的确切需求。大多数个人电脑、笔记本电脑和嵌入式系统都至少有一个千兆以太网和USB 3.1 Gen 1端口。

这些接口类别之间最明显的区别是它们的带宽。对于给定的分辨率，更快的接口可以实现更高的帧速率(图1)。更快的界面使您能够在不牺牲吞吐量的情况下每秒捕获更多图像或捕获更高分辨率的图像。

例如，半导体晶圆检测系统将从8英寸升级到12英寸，需要更高分辨率的摄像头。在这种情况下，系统设计人员将需要在保持现有界面和以更高的分辨率换取更低的吞吐量之间做出选择，或者升级到需要维护的更快的界面，或者改进吞吐量。

图1所示。每个接口可用的带宽vs.传感器分辨率和结果帧速率。

你对分辨率、帧率、电缆长度和主机系统配置的要求都应该被考虑，以确保你得到你需要的性能，而不花费比你需要的更多。FLIR的机器视觉摄像头支持所有三个可靠的和广泛可用的接口。

通用串行总线(USB)

USB无处不在。看看周围，数数你周围的USB设备和配件的数量。明白我们的意思了吗?大多数USB机器视觉摄像头使用USB 3.1 Gen 1接口。该接口在摄像机和主机系统之间提供高达4吉比特/秒的图像数据带宽。USB3 Vision标准通过定义一组通用的设备检测、图像传输和摄像机控制协议，帮助确保广泛的摄像机和软件之间的兼容性。

图2所示。USB 3.1 Gen1线缆(USB到锁定USB)

USB支持直接内存访问(DMA)。有了DMA功能，图像数据可以直接从USB传输到内存中，供软件使用。DMA加上对USB的广泛支持和USB控制器驱动程序在几乎任何硬件平台上的可用性，使USB成为嵌入式系统的理想使用。对于嵌入式系统来说，usb3.1 Gen 1最大5m的电缆长度通常不是问题。USB 3.1 Gen 1可以为相机提供高达4.5 W的电源，从而简化系统设计。最近开发的USB Power Delivery规范允许一些主机为设备提供更多的电源，比如快速充电的手机，该规范独立于基本的USB 3.1 Gen 1标准，尚未被机器视觉相机制造商采用。

图3所示。不同类型的USB连接器

高灵活性USB电缆有助于最大限度地延长电缆的寿命，在系统中，相机必须反复移动。有源光缆(AOCs)可以大大延长工作距离，并提供抗电磁干扰(EMI)能力。有源光缆的性能主要取决于光缆的吞吐量要求和主机系统配置。当使用光缆时，即使是那些通过光缆供电的光缆，FLIR建议通过GPIO为摄像机外部供电。此外，锁定USB电缆提供了电缆、摄像机和主机系统之间的安全连接。在购买锁定电缆之前，FLIR建议检查锁定螺钉的位置和间距兼容性，因为有几个选项可供选择。

USB 3.1 Gen 1可在FLIR Blackfly S -套壳和板级版本，以及微小的萤火虫S。

千兆以太网(GigE)

GigE提供高达1Gbit/s的图像数据带宽。它的简单性、速度、100米的最大电缆长度和通过一根电缆为相机供电的能力使其成为一个非常受欢迎的相机接口。以太网电缆可提供坚固的屏蔽。这是理想的环境，高电磁干扰导致接近强大的电机，发现在一些机器人和计量设备。FLIR GigE相机还支持数据包重发功能，这进一步提高了传输的可靠性。

与USB不同，GigE不支持DMA。包含图像数据的数据包被传输到主机，在那里它们必须被重新组装成图像帧，然后被复制到软件可访问存储器中。这个过程对于现代pc来说是微不足道的，尽管它可能会导致一些低功耗、系统资源有限的嵌入式系统的延迟。

图4所示。千兆以太网/千兆网线(RJ45 to RJ45)

千兆以太网的广泛采用意味着从电缆到交换机有非常广泛的支持产品，随时可以满足任何项目需求。GigE摄像机支持IEEE1588 PTP时间同步协议，使摄像机和其他以太网设备(如执行器和工业可编程逻辑控制器)能够在一个精确同步的公共时间基础上运行。

以太网在许多行业的广泛采用使得许多专用电缆和连接器可以用于广泛的用例。例如，有些以太网电缆的设计是为了防止EMI(电磁干扰)，高温和耐化学腐蚀，而有些是为了满足高灵活性的要求等等。

以太网电缆根据其结构有一个类别编号。CAT5e是GigE最常用的，而CAT6A、CAT7和CAT8可能用于额外的EMI电阻，但要付出更大的成本和增加电缆直径。一些工业设备使用x -编码M12(图3，右)连接器来提供更多的屏蔽，然而，对于大多数应用，熟悉的RJ-45连接器已经足够好，并以更低的成本提供更大的吸引力。此外，螺钉锁定RJ45连接器容易增加额外的安全电缆。

图5所示。无所不在的RJ45连接器(左)和不太常见的x -编码M12连接器(右)

注:RJ45连接器连接和断开快。X-Coded M12连接器(右)连接速度较慢，但更健壮，在IP额定版本中可用。

GigE可在FLIR Blackfly S -套和FLIR Blackfly S -板级相机。

10个千兆以太网(10 gige)

10GigE通过将带宽增加到10Gbit/s来增强GigE的强度。10GigE是高分辨率三维扫描、体积捕获和精密计量的理想接口。GigE和10GigE可以以多种方式组合。可以将多个千兆相机连接到一个千兆交换机上，在主机系统的一个千兆端口上支持多个千兆相机全速运行。虽然CAT5e电缆适用于距离小于30m的10GigE摄像机，但建议使用CAT6A或更高的电缆。

10Gbit/sec是很多数据!拥有高速cpu、PCIe 3.0和双通道内存的现代PC系统可以很好地处理这一问题，而更高性能的系统可以支持多个10GigE摄像头。系统资源减少的嵌入式系统通常会缺乏跟上传入图像数据所需的内存带宽和处理器速度。

10GgiE可在FLIR羚羊相机。

总结

许多机器视觉应用程序都使用了消费者接口和专用接口。前几节中提到的优缺点最终将决定一个特定用例中哪个适合另一个。然而，性能、易用性、广泛可用性和低成本的结合使得消费者界面成为大多数机器视觉应用程序的一个有吸引力的选择。