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技术趋势
Technology Trends

同步（发射同步信号）。 Synchronisation mechanism 的机器视觉应用而言，这个精度已经
System clock count
足够准确了（见图 4a 和图 4b）。
下一代标准 Grand master / server 此外，该协议不仅能用于连接相
System camera 1
选择哪种传输标准还需要与现 System camera 2 机，还能用于连接系统的其余部件，
有基础设施相匹配。上文中提到的 无论是机器人、相机镜头或是照明光
EMEA 公布的市场份额情况，也会 源。各个部件可以通过以太网交换参
因地区差异而有所变化。在远东地 数并触发，这意味着诸如光脉冲等均
区，Camera Link 比较常用 ；而在欧 Absolute time 可得到精确同步，并能实现快速调整。
洲，GigE Vision 拥有超过 50% 的市 在机器视觉系统中，相机一般只
Camera 1
场份额，当然如果应用允许的话，欧 (standard) 能作为 IEEE1588 的附属设备使用 ；
洲客户也会考虑切换到支持更高帧率 为主机提供所需的专用硬件，以及在
的 Camera Link 标准。 主机发生故障时作为替补。这无疑会
Camera 2
在选择合适的标准时新的问题又 Within ± 1s 增加硬件成本。2016 年，索尼推出了
产生了，即下一代传输标准兴起—— 图4：通过使用IEEE1588的精确时间协议，可将快 第一台能够成为 IEEE1588 主机的机
速和慢速相机重新同步到主机。
如 10 GigE 和 Camera Link HS，这两 器视觉相机。
个标准都允许在更长距离内实现高达 现几乎零误报甚至零漏报，需要使用 2017 年索尼的 XCG-CG510 和
10Gbps（取决于硬件配置）的传输速 多种不同类型的相机（如彩色相机、 XCG-CG240 进一步完善了这个概
度，其中 10GigE 标准允许的传输距 近红外相机甚至是偏振相机和 / 或高 念，成功地将图像采集以及软件触
离可长达到 100 米。 光谱相机）来区分出水果是否完好、 发、GPO 控制和用户设置输入命令类
然而，并非所有的新标准都能 被磕伤、腐烂甚至在表皮下隐藏异物。 型四者相结合起来。这让索尼的 GS
兼容旧标准，这最终可能会影响到它 因此，各个相机能否在同一时刻触发 CMOS 机器视觉相机在真实环境中，
能否被市场采纳。10 GigE 就是这类 并捕获到完全相同的图像至关重要。 能够实现精确的、可提前规划的图像
能后向兼容的标准，它可以完全与现 每台标准相机内含一个内部时 采集同步，从而能提供比其他竞争模
有基础设施整合在一起 ；相比之下， 钟，这些时钟速度是任意且唯一的， 组高几百倍的精度。
Camera Link HS 并不是 2.0 版的简单 相机之间没有连接。由于网络上的每
演变，这意味着它被市场接受可能需 台相机都有其自己的时钟，因此无法 总结
要更长的时间。 在特定时间点通过模块编程来激发它 不容置疑，机器视觉在提高产
们。传统的解决方法是利用基于 GPS 品质量和生产速度方面发挥了重大作
使系统配合更默契 之类的技术进行硬件触发，尽管精度 用，可以实现更好的错误检测和精确
无论是农业、ITS、工厂机器人， 能达到纳秒级，但成本也显著增加 ； 的元件置放功能。对于相机模组来说
还是不断涌现的大量应用，多台相机 此外传统方法还会在系统中产生单点 能否准确地捕捉图像，有多种影响因
乃至整个系统之间通信、以获取更多 故障。 素；如果要利用传感器获得最佳图像，
图像信息的能力，至关重要。 另一种方法是使用软件，使用精 那么需要引入整体的设计方法，这点
例如，一台检测机器人要从传 密定时协议 IEEE1588。该协议可以与 很重要。相机模组的设计必须针对传
送带上分拣出坏的水果，则需要多台 GigE v2.0 通信标准一起使用。它能动 感器进行优化，整个系统也应如此 ；
相机成像来准确地鉴别出哪些水果符 态地分配主时钟（允许组件出现故障）， 在选择传输标准时，不仅要考虑图像
合超市标准，哪些尚可接受（尽管不 并定期将系统中的所有组件同步到同 的大小和传输速度，更要关注它所能
完美但可用于榨汁），哪些是损坏的、 一个时钟。通过使用该协议，可以将 实现的功能——比如照明、机器人和
感染或发霉的。 精度精确到微秒级。虽然同步的精度 相机触发等信息的同步 ；亦或是能实
为了解决这个问题，使得设备实 不如 GPS 芯片高，但是对于几乎所有 现宽动态范围的带宽。

14 Sep/Oct 2018 视觉系统设计 Vision Systems Design China