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      工業連接和智能傳感論壇
      機器視覺

      萬兆網10GigE:高帶寬易實施的明智選擇(下)

        2021年03月22日  

        在“10GigE:高帶寬易實施的明智選擇(上)”中,我們從數據帶寬、傳輸距離、成本、安裝便捷度等方面對比了萬兆網接口和其他主流接口,并詳述了其基本概念和技術特點。本期文章將延續上期,從萬兆網的優勢、萬兆網相機的選型和配件配置,以及在不同行業中的應用展開探討。

        04 萬兆網的優勢

        4.1高數據帶寬

        目前主流接口中, GigE的數據帶寬為1Gbps,USB 3.0為3.2Gbps,Camera Link為6.8Gbps(80-bit),10GigE為10Gbps,CXP-6為25Gbps(4link)。其中,萬兆網的帶寬僅次于CoaXPress,是高數據帶寬的代表接口之一。

        4.2高性價比

        我們可以對比在不同接口的方案下的1G帶寬成本。

        圖4-5 不同接口下的1G帶寬成本

        從成本價格上來看,USB 3.0與10GigE均具備高性價比優勢。然而,USB 3.0的傳輸距離受限較大,標準無源銅纜僅為3-5m,有源銅纜也只能達到8m左右的距離;此外,USB 3.0由于缺少重發包等數據保護機制,面對丟幀等問題無法進行數據補救。

        因此,當遇到復雜的視覺應用場景時,USB 3.0接口往往顯得力不從心。而10GigE的高數據帶寬、長傳輸距離、高性價比以及優異的數據保護機制能夠保證萬兆網系列相機更穩定地運行。

        4.3易實施、易開發

        眾所周知,以太網協議具備高兼容性,可通過更換網卡和網線便能從GigE輕易地升級為10倍帶寬的10GigE,操作難度低,架設復雜度低,能夠適應100m內的遠距離傳輸場景;且高帶寬配件可向下兼容GigE設備。此外,10GigE還具備易開發的特性,能夠基于GigE Vision協議可直接做數據遷移,方案成熟穩定,可利舊。

        4.4可獲得性強

        相較于CoaXPress和Camera Link線纜、采集卡等配件的高廠商品牌強限制性(往往可選擇性只有寥寥數家),以太網相關配件在全球范圍內均具備較高的普及性,市面上供貨商可選擇性很多,用戶可根據使用喜好以及配置需求等進行選擇。

        得益于以太網配件的易得性,其價格同樣要比CoaXPress、Camera Link等低許多,是更多用戶的選擇。

        05 萬兆網方案

        作為千兆網的升級,萬兆網并非簡單地將千兆網的帶寬和傳輸速率提高到10倍,其還需要囊括可拓展性,靈活性、易于安裝、穩定性強等多種特性,同時也具備了GigEVision的各種優勢與限制。

        相較于時下其他高帶寬接口,萬兆網系統的線纜、采集卡的價格更低,易得程度較高,且市面上軟件的兼容度也很高,易用性強,十分適用于機器視覺的各類應用。

        ??禉C器人的萬兆網相機有12MP、25MP、31MP和65MP等分辨率選項,在萬兆網的10GigE的帶寬下,其幀率分別能達到68fps、40fps、17fps以及15.5fps。僅僅使用一根網線,萬兆網方案便能達到超過Camera Link的帶寬和幀率,是便捷性和性價比的優異體現。

        除相機外,萬兆網方案還需配搭萬兆網線纜、萬兆網卡、以及較高的主機配置。??禉C器人可提供3m和5m等不同長度的萬兆網線纜,單口或雙口萬兆網卡,以及IPC系列工控機,能夠保證萬兆網相機的穩定運行。

        圖5-1 相機連接網卡示意圖

        相對來說,萬兆網方案對于工控機的內存環境要求比較高,且數量越多,對內存要求有明顯提高。單口萬兆網相機一般至少需要在雙通/1600Mhz內存下才能正常運行,但內存不夠的話仍然無法進行其他相機取流等操作,否則長時間運行下會有丟包風險;推薦雙通/1600Mhz 16G的內存配置,穩定性會有顯著提升。

        雙口萬兆網卡同時運行則推薦內存提升至64G,搭配??禉C器人推薦的雙口萬兆網采集卡,可保證穩定運行。因此,在進行萬兆網方案布設和選型的時候,需要尤其注意相關內存要求。

        06 應用場景

        如今,在眾多檢測行業的應用領域中,萬兆網相機都是不可缺席的一員。憑借著高帶寬、遠距離傳輸以及低復雜度的架設環境的優勢,萬兆網方案可在光伏和PCB相關應用上大展手腳。

        6.1 光伏

        太陽能組件主要有電池片、互聯網、匯流條、鋼化玻璃、EVA、背板、鈦合金、硅膠、接線盒這九大核心組成部分。其中,電池片的工藝流程可分為硅片預檢、制絨、擴散制結、等離子刻蝕、去磷硅玻璃(PSG)、鍍膜(PECVD)、絲網印刷、燒結、測試分選等。

        在這些環節中,均可采用視覺技術進行外觀缺陷、劃痕等檢測。??禉C器人25MP萬兆網相機憑借40fps的幀率,滿足缺陷檢測的高速高分辨率的需求,能夠很好地排查出太陽能電池表面的斷柵、缺角、色差、臟污、裂紋等缺陷,可提高太陽能電池片的生產效率。

        6.2 SMT AOI

        如今的電路板較從前要復雜的多,一塊電路板會有數千個焊接接頭,這些都是容易出現問題的地方。因此,人工檢查也逐漸難以支撐越來越密集、復雜的電路板檢測需求。為了保證產品的高質量、需要非??焖?、非??煽康姆椒?,自動光學檢測(AOI)也就應運而生,是現今集成電子測試策略中必不可少的工具。

        在PCB AOI中,以下幾個流程是最為主要的檢測關鍵點:

        ■ 刷錫后貼片前(錫膏檢測SPI)

        檢測是否出現橋接、移位、無錫、錫不足,一般要求3D檢測;

        ■ 貼片后回流焊前(爐前AOI)

        檢測是否出現移位、漏料、極性、歪斜、腳彎、錯件等;

        ■ 回流焊或波峰焊后(爐后AOI)

        檢測是否出現少錫/多錫、無錫、短接、錫球、漏料、極性、移位、腳彎、錯件,部分有3D檢測需求;

        目前,SMT需要借助錫膏印刷機、錫膏檢測設備、貼片機、AOI設備、回流爐、上下板機、接駁設備、返修臺等。??禉C器人12MP萬兆網相機可以很好地應用于其中的2D檢測項目,憑借滿分辨率下的68fps高幀率,能夠輕松滿足SMT AOI下的快速進料的需求,提高PCB生產的效率。

        07 總結

        GigE Vision無疑是目前市場占有率最高,優勢較為明顯的數據傳輸協議,10GigE則是在原協議基礎上突破了GigE的帶寬上限,這令GigE Vision系列接口相機有著更加廣闊的發展空間。

        ??禉C器人采取特有的優化出圖、引入流控機制、丟包重傳、客戶端支持一鍵優化等多種方式,能夠從PC端、網卡端、相機端、軟件端來全方位地提升網口系列相機的數據傳輸,保證相機又快又穩定地出圖。

      標簽:??禉C器人我要反饋
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