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GigE Vision成为接口新王者
机器视觉标准起风云

【作者: 王明德】2014年05月19日 星期一

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机器视觉在产线检测中是极为重要的一环,在其摄影机传输接口中,模拟式与IEEE 1394向来分居前两大应用技术,这几年市场开始出现变化,以以太网络为基础的GigE Vision开始攻城略地,逐渐主宰市场,所有业者都看好此一技术,如今GigE Vision已成为机器视觉摄影机的主流规格。


过去模拟式与IEEE 1394是机器视觉领域的主流传输技术,其中模拟式技术可说是伴随机器视觉出现,问世时间最为悠久,IEEE 1394出现后,以较高的带宽与传输质量,取代了一部分模拟式市场,不过从整体来看,模拟式仍占最大出货量,2006年,开始有厂商推出GigE Vision摄影机,没想到反应大幅超出厂商预期,出货量迅速攀升,目前已成市场第一大技术,且后势看涨,Basler、碁仕等机器视觉厂商都指出,GigE Vision取代IEEE 1394与模拟式其实早有迹可循。


图一
图一

GigE Vision成为市场主流的关键时间点在2010年,当年机器视觉市场拜2009年金融海啸落幕,景气全面复苏所赐,多数厂商业绩都呈倍数成长,模拟式与IEEE 1394摄影机缺货声不断,当时市场人士就认为GigE Vision可能会乘势崛起,加速模拟式讯号在机器视觉领域的灭亡。


后来果如预期,2010年复苏的景气一路持续到2011年2Q,模拟式机器视觉摄影机连续缺货了半年,此一状况让系统业者与制造商干脆直接转型,开始导入自动化检测系统,并以GigE Vision取代模拟式与IEEE 1394,成为机器视觉接口的王者。


GigE Vision深具优势


GigE Vision的标准由AIA(Automated Imaging Association)制定,规范对象是工业用摄影机,主要规格包括摄影机硬件与软件控制通讯协议,其通讯协议又基于以太网络(Ethernet),透过以太网络线缆与通讯方式,传送大量影像数据给后端中控系统,至于中控系统中的应用软件,则可利用GenICam标准的XML格式来控制相机,其他第三方软件如LabVIEW,就可依据此标准来开发驱动程序,也就是说,此一标准为开放式标准,各厂商均可投入,在此精神下,开发商可选用不同厂牌的GigE摄影机,效能与弹性得以兼具。


GigE Vision与以往机器视觉摄影机传输接口如模拟式、IEEE 1394的最大不同在于采用了以太网络技术,采用以太网络的主要优势在于与后端的PC兼容性高,现在自动化系统讲究高整合,让感测层、控制层、管理层彼此串连,让信息得以无缝互通,要作到高整合,PC成为难以回避的技术,即便PC在工控产业一直有着不稳定的隐忧,但现在管理层的ERM乃至于控制层的SCADA都已采用PC Based多年,此情况下,感测层的软硬件技术都必须具备一定层度的PC规格。


GigE Vision使用的以太网络标准与PC相同,一般PC上都会有端口,模拟式要与PC链接,需要网桥,至于IEEE 1394,固然以往PC上多会设端口,不过在消费IT技术端,IEEE 1394已逐渐式微,现在会内建此标准的PC屈指可数,此外无论是模拟式或IEEE 1394,都需要影像撷取卡,而GigE Vision只要在软件上设定即可,并不需要另设影像撷取卡,系统成本与兼容性都比前两者更佳。


GigE Vision优势明显


从市场技术来看,GigE Vision并非第一个采用以太网络技术的摄影机传输技术,市场上也早有使用Gigabit Ethernet 的摄影机,Gigabit Ethernet是在摄影机内先压缩影像数据,再后送到中控系统,而机器视觉系统目前最大的应用在于制程检测,压缩过的影像容易失真,影响检测质量,另一方面制程检测也有实时性(Real -time)需求,检测物不合格必须立即反应,Gigabit Ethernet 摄影机则无法作到实时,因此较少被用到机器视觉领域。


至于在传输接口部份,GigE Vision的优势可从CPU的耗用资源来分析,IEEE 1394的Firewire需占CPU资源的20~5%,USB高达35~40%,而GigE Vision则只的2%,三者对系统资源的耗损一目了然。


从表一可以看到,相对于其他传输接口,GigE Vision的优势相当明显,而除硬件规格外,其附加价值较其他传输接口更高,由于采用PC Based,GigE Vision可以无缝使用如无线、远程监测等PC技术,至于成本方面,即便GigE Vision摄影机的单价略高,但如果以整体系统计算,省去的影像撷取卡、网桥等设备,已足以支付与其他摄影机之间的差价。


不管从规格、效能、价值来看,GigE Vision无疑已站在机器视觉摄影机的制高点,观察这两年的成长,模拟式技术已被市场淘汰,机器视觉的传输接口将以GigE Vision为主流,短期之内仍看不出有所威胁的其他技术。


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