各種類相機的優點和缺點

更新 Mar 4, 2019

產品資訊

Hardware

  • Basler 1394 Camera
  • Camera Link Cable
  • Camera Link I/O Board
  • IMAQ Vision 1400

問題敘述

各種運用在工業視覺應用上的數位相機分別有哪些優點和缺點?

解決方案

本文討論了四種主要工業用相機的優缺點。有關更多相機選項的訊息,請參閱Choosing a Camera 。

 

Parallel Standard

Parallel interface standard是一種成熟的標準,可提供各種影像擷取速度(acquisition speeds)、影像尺寸(image sizes)和像素深度(pixel depth)。Parallel相機通常需要客製化纜線和連接口以搭配其影像擷取卡。

優點

  • 高速、高像素深度和大影像尺寸
  • 容易設定的相機選項和其他功能

缺點

  • 沒實體或標準的通訊協定與framegrabbers連接
  • 需要客製的連接口和纜線
  • 與類比(Analog)、IEEE 1394和GigE標準相比成本較高
  • 需要相機文件(camera file)才能與National Instruments的IMAQ影像擷取設備一起使用

 

Camera Link Standard

Camera Link是一種較新的接口標準,此標準由影像擷取卡和相機廠聯盟一起合作制定。此標準提供相機高速和觸發(trigger)功能且標準化的纜線與影像擷取卡溝通。這些相機另需要camera file來定義如何與framegrabber溝通。

優點

  • 高速、高像素深度和大影像尺寸
  • 易於設定的相機屬性
  • 精準的(Deterministic)觸發和計時(Timing)功能
  • 相機與影像擷取設備之間統一的溝通纜線

缺點

  • 目前可用的產品較少
  • 與類比(Analog)、IEEE 1394與GigE Vision標準比較起來成本更高
  • 需要相機文件才能與National Instruments IMAQ圖像擷取一起使用

 

IEEE 1394(FireWire)Standard

IEEE 1394接口標準提供了一個使用菊鏈(daisy chain)的佈線系統。但該標準缺少如Parallel standard的數據吞吐(throughput)能力與Camera Link standard之易於使用的觸發功能。

優點

  • 簡單的佈線
  • 與Parallel standard和Camera Link standard相比成本較低
  • 不需要相機文件
  • 支援各種幀率(frame rate)和影像尺寸
  • 支持多個相機接在單個影像擷取卡
  • 支援經常使用在筆記本電腦的PCMCIA(或稱PC)卡
  • 不需要NI硬體

缺點

  • 數據傳輸速率較慢: 1394a協定最高可達400 Mbps,1394b協定最高可達800 Mbps(取決於相機、IEEE 1394硬體接口和作業系統是否支持)
  • 沒有內建(onboard)的記憶體以儲存影像
  • 較少的triggering支援
  • 難以與其他設備同步

 

GigE Vision Standard (Gigabit Ethernet)

GigE Vision standard定義了一種與gigabit以太網(Ethernet)相機連接的方法。 NI-IMAQdx驅動程式可用於與符合GigE Vision standard的相機溝通。

優點

  • 簡單的佈線
  • 傳輸速率比IEEE 1394快(取決於硬體最高可達1000 Mbps)
  • 與Parallel standard和Camera Link standard相比成本較低
  • 不需要相機文件
  • 可以部署到與遠端網路連接的地方
  • 不需要NI硬體

缺點

  • 較少的triggering支援
  • 難以與其他設備同步

 

Direct Show (USB 2.0 Cameras)

Direct Show應用程式介面(application programming interface,API)由Microsoft開發,專門為媒體串流(media streams)提供各種操作。從Vision 2009開始,IMAQdx驅動程式可以與Direct Show相容的相機進行溝通。

優點

  • 成本最低
  • 多種選擇
  • 不需要相機文件
  • 不需要NI硬體

缺點

  • 沒有內建(onboard)的記憶體以儲存影像
  • USB 2.0的數據傳輸速率(480 Mbps)較慢
  • 除了NI驅動程式以外還需要第三方的驅動程式
  • 是否支援Triggering取決於設備和軟體時序(software timing)
  • 難以與其他設備同步

 

USB3 Vision

USB3 Vision standard是基於SuperSpeed USB的規範,也稱為USB 3.0規範。 USB 3.0規範由USB Implementers Forum (USB-IF)管理,USB 3.0為設備提供400 MB/s的吞吐量和4.5W的電量(5V下)。

USB3 Vision standard定義了如何發現(discovery)和辨識(identification)設備、控制(control)和影像串流(image streaming)的機制。由Automated Imaging Association (AIA)主持,USB3 Vision將實現USB3 Vision設備與擁有USB 3.0接口的電腦之間的“即插即用(plug and play)”的功能。

好處

  • 簡單的佈線
  • 即插即用功能
  • 高速、高像素深度和大影像尺寸
  • 不需要相機文件
  • 不需要NI硬體

缺點

  • 是否支援Triggering取決於設備和軟體時序(software timing)
  • 難以與其他設備同步

 

相關資訊

相機文件與驅動程式溝通,以顯示該相機支持的功能以及如何更改它們,以及相機和影像擷取設備如何傳輸數據。請參訪Camera Network ,以獲取需要相機文件之數位相機列表。

NI-IMAQdx驅動程式(以及用於傳統IEEE 1394的過時NI-IMAQ驅動程式)查詢FireWire相機的功能和屬性,並允許用戶以程式化方式更改它們。如果您的影像擷取卡具有開放式主機控制介面(Open Host Controller Interface,OHCI)晶片組,並且您的相機傳回符合1394 Trade Association規範的未壓縮數據(請參閱下面的相關連結部分),特別是基於IIDC 1394的數位相機規格,您可以將您的IEEE 1394相機與NI-IMAQdx一起使用。

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