<!-- fullseye guide: 机器视觉的周边知识。不是 op,而是说明传给 op 的值从何而来的教材。相关 op: interface_budget -->
接口之间的差异见 frame_grabbers.md。本文讲的是线缆本身,现场之所以决定采用某种构成,很多原因都在这里(距离、供电、运动部件)。篇幅不长。
| 规格 | 线缆 / 连接器 | 实用长度(标准等级) | 供电 |
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| Camera Link | MDR-26 / SDR-26(粗、重) | Base 约 10 m。时钟越高越短 | PoCL 约 4 W。需要专用线缆 |
| Camera Link HS | CX4 / SFP+ / 光纤 | 铜缆几十 m,光纤几百 m 以上 | 无(另接电源) |
| CoaXPress | 75 Ω 同轴(BNC / DIN 1.0-2.3 / Micro-BNC)1 根至 4 根 | CXP-12 约 40 m,降低速度可以延长 | PoCXP 24 V、约 13 W。电源、控制、数据全部走 1 根同轴线 |
| GigE Vision | Cat5e/6/6a(RJ45,工业用为 M12 X-coded) | 100 m(规格上限) | PoE 802.3af 15.4 W / 802.3at 30 W |
| 10GigE | Cat6a(100 m)或 SFP+ DAC / 光纤 | 同上 | 支持 PoE++ 的设备有限 |
| USB3 Vision | micro-B / Type-C | 3〜5 m(无源)。要延长就用有源光缆 | 总线供电 4.5 W(5 V、900 mA) |
| Opt-C:Link(AVAL DATA) | 光纤(纤芯 50 / 62.5 µm,包层 125 µm) | 几百 m | 因为是光纤,无法供电(相机一侧需要另接电源) |
由距离决定构成的例子:在设备大、电气噪声多(焊接、伺服驱动器附近)的现场,先于带宽、由距离和抗噪声能力决定规格。Camera Link 到 10 m 级就到顶了,GigE 是 100 m,光纤(CLHS / Opt-C:Link)是几百 m。但光纤无法供电,所以还需要另外给相机一侧布电源线 —— “1 根线缆就能解决”的是 PoCXP 或 PoE 的情况。
• PoCXP / PoE / PoCL / USB 总线供电都是为了“用 1 根线缆解决”的机制。布线减少,运动部件断线的风险也随之降低。
• 但电力有上限(PoCL 4 W < USB 4.5 W < PoCXP 13 W < PoE 15.4/30 W)。带冷却机构的相机(如 Vieworks VP 的帕尔贴冷却)或高速相机会超过上限,以另接电源为前提。
• PoE 还要考虑交换机一侧的电力预算。把 8 台相机接到 1 台交换机上,会同时碰到每个端口的上限和整台交换机的上限。
固定布线与活动布线完全是两回事,把普通线缆用在运动部件上必然会断线。
| 类别 | 用途 | 起作用的规格 |
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| 标准(固定) | 柜内、固定安装 | 弯曲半径的规定较宽松 |
| 高柔性(拖链用) | 直线往复(龙门、XY 平台) | 最小弯曲半径(以外径的 7.5〜10 倍为参考)、弯曲寿命(以 1000 万次级规定)、护套多为 PUR |
| 机器人线缆(耐扭转) | 多关节机器人的手臂 | 除弯曲外还能耐受扭转的结构。绞距与编织屏蔽的设计不同 |
• 往往是屏蔽层先坏。 箔屏蔽在弯曲时容易撕裂,运动部件上需要编织屏蔽。屏蔽层劣化后,表现出来的不是断线,而是噪声引起的传输错误,症状变成“图像偶尔会乱”,原因难以查明。
• 不能遵守弯曲半径的话,寿命会按数量级下降。拖链的半径由线缆外径决定,所以 线缆越粗(Camera Link),在运动部件上越不利。1 根同轴线的 CoaXPress 或 Cat6a 的 GigE 更便于布线。
• 光纤(Opt-C:Link / CLHS)细、轻、抗噪声,但弯曲半径要求严格(纤芯会折断)。用于运动部件时需要耐弯曲规格的光纤。
1. 帧率 / 行率的有效值可能随线缆长度下降(CXP 会根据距离协商速度)。interface_budget 返回的是规格上的带宽,所以在长距离构成中要按降 1 档的值来估算。
2. 噪声引起的传输错误在图像中表现为随机的行缺失、比特错误。在合成数据中加入这种故障模式,就能得到对现场“偶尔会坏的图像”更鲁棒的模型(目前 optscene 尚未实现)。
3. 供电的上限决定能否冷却,能否冷却决定暗电流(sensor_spec(dark_e_per_s=))。线缆的话题最终一直联系到传感器的噪声。