機(jī)器視覺產(chǎn)品的GigE Vision標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)簡介

　　Gibe Vision是由AIA創(chuàng)建并推廣的，適于工業(yè)成像應(yīng)用，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸視頻信號的標(biāo)準(zhǔn)。隨著以太網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，建立在現(xiàn)存網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上的GigE Vision在長度和速度上顯示了一定的優(yōu)勢。

　　GigE Vision相對于模擬標(biāo)準(zhǔn)而言的優(yōu)勢是，它是數(shù)字的，無需圖像采集卡且更偏重與圖像處理功能；相對于Camera Link而言，GigE Vision的優(yōu)勢是它的傳輸距離長、無需圖像采集卡和更偏重于圖像處理功能；相對于IEEE 1394而言，GigE Vision的最大數(shù)據(jù)率更高，傳輸距離更長；相對于USB 2.0而言，GigE Vision的優(yōu)勢是，它是一項(xiàng)更完整的標(biāo)準(zhǔn)、更高的最大數(shù)據(jù)率、更長的傳輸距離。

　　困擾GigE Vision的一個主要問題是，以太網(wǎng)協(xié)議是基于包交換的，每次收到數(shù)據(jù)包的時候都要向CPU發(fā)起中斷，大數(shù)據(jù)量的圖像傳輸，使CPU疲于應(yīng)付數(shù)據(jù)包的中 斷，造成丟包、延遲等現(xiàn)象。對此可以采取以下幾種不同的改進(jìn)措施，選擇巨幀設(shè)置，提高中斷節(jié)流率，提高接受描述符的值，卸載協(xié)議操作和圖像重組。對于 2K*2K的8位15fps的圖像數(shù)據(jù)，采用巨幀技術(shù)時，每秒中斷42000次，CPU占用率為21%；采用提高中斷節(jié)流率技術(shù)時，每秒中斷7000次， CPU占用率為9%；同時采用巨幀、提高中斷節(jié)流率、提高接受描述符值三種技術(shù)時，每秒中斷1100次，CPU占用率為7.4%。同時為了減少控制信息在 以太網(wǎng)上的傳輸延遲，在PC上安裝GPIO卡，讓PC在對圖像進(jìn)行識別后直接向彈出機(jī)構(gòu)發(fā)出次品彈出控制信號。

　　GigE Vision的MIL驅(qū)動是GigE Vision與硬件無關(guān)的關(guān)鍵。只需要選擇合適的網(wǎng)卡編寫相應(yīng)的XML格式的MIL驅(qū)動，即可應(yīng)用GigE Vision。MIL驅(qū)動發(fā)送真實(shí)的待處理圖像，CPU占用低；支持點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)或者交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)配置；支持單端口或多端口NIC；最多可同時控制16部攝像 頭；支持強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)和推薦性標(biāo)準(zhǔn)的攝像頭特征；甚至可以自定義相機(jī)特性。

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　　機(jī)器視覺產(chǎn)品的GigE Vision標(biāo)準(zhǔn)

　　GigE Vision是一種基于千兆以太網(wǎng)通信協(xié)議開發(fā)的相機(jī)接口標(biāo)準(zhǔn)。在工業(yè)機(jī)器視覺產(chǎn)品的應(yīng)用中，GigE Vision允許用戶在很長距離上用廉價的標(biāo)準(zhǔn)線纜進(jìn)行快速圖像傳輸。它還能在不同廠商的軟、硬件之間輕松實(shí)現(xiàn)互操作。

　　自動化成像協(xié)會（The Automated Imaging Association，AIA）對該標(biāo)準(zhǔn)的持續(xù)發(fā)展和執(zhí)行實(shí)施監(jiān)督。GigE Vision由一支50家公司組成的團(tuán)隊(duì)共同開發(fā)。這些公司包括有：Adimec、 Atmel、 Basler AG、 CyberOptics、DALSA、JAI A/S、JAI PULNiX、 Matrox、 National Instruments、 Photonfocus、 Pleora Technologies和Stemmer Imaging。GigE Vision基于千兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，使用標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)類線纜www.cechina.cn，它試圖統(tǒng)一目前針對機(jī)器視覺產(chǎn)品中工業(yè)相機(jī)的協(xié)議控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，并允許第三方組織開發(fā)兼容的軟、硬件。

　　許多產(chǎn)品已經(jīng)能夠支持該標(biāo)準(zhǔn)。National Instruments提供了一款用于PXI Express的高性能

　　雙千兆以太網(wǎng)接口，JAI則發(fā)布了兩款配有標(biāo)準(zhǔn)GigE Vision數(shù)字接口的高性能1600萬像素相機(jī)。

　　AIA的市場分析部門主任Paul Kellett說，“自從該標(biāo)準(zhǔn)于2006年實(shí)施以來，GigE Vision相機(jī)在出貨量上翻了六番并在銷售收入上翻了五番。這就打消了人們對GigE Vision的重要性能否保持增長的疑慮?！彼€補(bǔ)充道，我們不能夠把那些僅宣稱自己是“GigE”的設(shè)備和GigE Vision混為一談。GigE設(shè)備也許采用了Ethernet方式連接，但是沒有“GigE Vision”標(biāo)志的設(shè)備無法使用GigE Vision通信協(xié)議，也無法以即插即用的方式和GigE Vision兼容設(shè)備連接。

　　GigE Vision標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)包括快捷的數(shù)據(jù)傳輸速率——最高達(dá)到1，000Mbit/s（基于1000BASE-T傳輸介質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)）——以及最遠(yuǎn)可達(dá)100米的傳輸距離（有些生產(chǎn)商甚至宣稱可達(dá)150米）。這一距離超過了IEEE 1394、USB和同由自動化成像協(xié)會管理且同樣應(yīng)用于機(jī)器視覺產(chǎn)品的Cameralink通信協(xié)議的傳輸距離。在使用轉(zhuǎn)換器或中繼器的情況下，傳輸距離還能夠進(jìn)一步增加。如果所使用的線纜是簡化形式的，那么還需要一根單獨(dú)的線纜為相機(jī)供電。