帧捕捉器在高速成像中达到了新的极限

由于其处理能力和接口，PCS快速成为机器视觉应用的主导选择。然而，有些行业的内部人士想知道这一上升是否会标志着帧抓取者的开始。但是，第一批PC击中工厂地板后几十年，相反的遗骸：机器视觉需要比以往任何时候都更需要框架抢劫。

“传感器定期达到50兆位，”Bitflow，Inc。的销售总监“统一达到了50兆位，”为了应对这些数据，传统方法落后。“例如，双Gige Vige达到接近200 MB / s的带宽，而USB3视觉将数据以382 MB / s传输。

“要将数据传输关闭相机并在计算机上没有中断问题，而不会丢失数据，没有延迟，帧抓取器已被证明是唯一的可靠方法，”“得到了”。

图1：Claxon配备了半尺寸X8 PCIe Gen 3.0卡，最多支持四个CXP-12相机。它还支持4个12.5 Gb/s CXP链路的同时捕获和与所有摄像头的同时通信，可以精确同步或完全独立。图片由Bitflow，Inc。提供

Coaxpress 2.0加倍速度
与所有机器视觉技术一样，框架抓斗变得更快，更适应。根据Grand View Research的说法，他们的收养也在增加，现在和2025年预测了7.2％。Frame Grabber制造商活性硅的攀登较高，去年报告增长率为25％。

“我们最大的市场是亚洲，其中框架抓斗用于平板和消费电子检查，需要高速，实时成像，”活性硅的销售和营销负责人Frans vermeulen说。“我们还看到了像生命科学等市场的增长，其中微观和X射线应用很常见。”

CoaXPress 2.0计划于2018年底发布，将迎来下一代帧抓取器。Matrox Imaging的销售和市场总监Sam Lopez说:“机器视觉行业尽可能地利用Camera Link标准，从而设计出双满和十卡配置，以提供额外的数据路径并增加带宽。“即便如此，这些配置仍不足以满足市场需求和不断增长的数据速率。我们现在看到的是逐步向新的、简化的标准发展，如CoaXPress 2.0，它将能够维持更高的吞吐量。Matrox Imaging公司预计，这种趋势在未来几年将继续下去。”

Coaxpress目前支持最大数据速率为6.25 Gbps，但版本2.0将增加两个速度：10 GB / s（CXP-10）和12.5 GB / s（CXP-12），以加倍的速度支持更高分辨率的摄像机。例如，四核电缆可以从相机连续且可靠地提供4 GB / s的数据到帧抓取。

CXP-10和CXP-12的上行速度将增加一倍，无需专用高速上行电缆，即可实现超过500 kHz的触发率。最新一代CXP还允许单个摄像头向多个帧捕捉器发送数据，即使是在不同的电脑上。

图2：Matrox Rapixo CXP帧抓取器具有4个连接，支持与独立摄像头的接口，擅长通过连接聚合处理更高的数据速率，允许每个连接器高达12.5 Gb/s的数据速率。每个Matrox Rapixo CXP连接都支持通过一根同轴电缆传输电源、命令和数据。图像由matrix Imaging提供。

对标准的另一种增强是添加了符合Genicam标准的事件包，其允许相机向PC发出信号事件。触发事件包括来自编码器或频闪的人。此外，Coaxpress 2.0将为最近添加到Genicam的3D数据格式添加支持。标准的较高速度均比系统设计和整体系统成本降低的更大灵活性。例如，CXP-10超出了相机链路全配置，交换了两个昂贵的相机链路电缆，用于单个同轴电缆。同时，使用一个CXP-12连接而不是两个CXP-6连接转换为更少的电缆。

升级后的标准促使抓框机制造商推出配套产品。2019年第一季度，BitFlow将推出Claxon(图1)。Claxon配备半尺寸x8 PCIe Gen 3.0卡，最多支持4个CXP-12摄像头。它还支持4个12.5 Gb/s CXP链路的同时捕获和与所有摄像头的同时通信，可以精确同步或完全独立。BitFlow的StreamSync获取引擎优化了获取和直接内存访问(DMA)之间的同步，而缓冲区管理器则最大化了DMA通道的效率。帧抓取器还提供了完整的GenICam控制和捕获支持。

Matrox Rapixo CXP帧抓取器（图2）也利用了CoaxPress 2.0，允许每个连接器的数据速率高达12.5 Gb / s，占聚合带宽的50 Gb / s。四个连接支持与独立摄像机的连接，并且擅长通过连接聚合处理更高的数据速率。此外，每个Matrox Rapixo CXP连接包括电源支持（POCXP）支持，以通过单个同轴电缆，简化系统配置提供电源，命令和数据。

同时，Matrox FDK通过提供软件开发人员和FPGA设计人员对FPGA硬件的更直接路径来补充Matrox Rapixo CXP Pro，促进来自主机系统的图像处理功能的卸载和加速。使用Matrox FDK，开发人员可以使用C / C ++语言轻松管理自定义实现，并生成与Matrox Rapixo CXP Pro Frame Grabbers一起使用的HDL代码。

“这些板旨在满足客户的需求，以集成各种接口的控制，格式和流逻辑，以及将Matrox Imaging或User开发的自定义图像预处理操作与主计算机卸载，”Mathieu说Larouche，产品管理器，帧抓取器和Matrox成像的摄像机接口。

图3:Firebird单个同轴低调链路板（6.25 GB / s），四通道Gen2 PCI Express Frage Grabber，提供前面板I / O.提供全核载体，提供即插即用功能，无论界面如何。图像礼貌的活性硅。

获得负担能力
尽管引入了Coaxpress 2.0，但Bitflow的LieSie预测，需要更多入门级产品的需求将保持高位。“不是每个人都会采用它的原因是我们在那里寻找模拟解决方案的用户，”我们说。“像半导体和玻璃检查等行业需要更大更快的选择，但其他诸如药用植物或低分辨率网络检查系统中的药丸等其他人使用较低价格的成像和界面标准。”

Active Silicon最近发布了低成本的FireBird Single CoaXPress Low - Profile link board (6.25 Gb/s;图3).四通道Gen2 PCI Express帧抓取器配有微bnc连接器，并提供前面板I/O。该公司的DMA引擎技术ActiveDMA保证了零CPU使用率，提供了高速和低延迟的图像数据传输。提供了完全的GenICam支持，包括一个用于数据流和注册访问的GenTL生成器。Vermeulen说，GenICam兼容，也可与Camera Link帧抓取器兼容，提供即插即用功能，不管界面是什么。

框架抓斗的未来
虽然对框架抓取者的需求持续上升，但一些传统的帧抓斗制造商预计地平线上的重大技术变化。“我们的大多数客户正在从点对点联系到网络视频，并查看部署框架抓取物的新方法，”Pleora Technologies的首席技术官Jonathan Hou说。“我们的外部框架抓取者传统上采用现有的图像源并将图像馈送转换为以太网或USB 3.0。随着客户部署联网系统，他们现在正在寻找帧抓取器，以提供超过基本的图像捕获和传输。“

网络为最终用户提供了几个优点。“而不是一个点对点连接，它是一个设备到一个设备的相机，可以将数据发送到多个设备来处理相机图像，”侯说。“例如，如果您正在进行检查应用程序，则处理计算机可以查看条形码，而另一台计算机评论颜色差异。这种网络方法允许您分散工作负载。“

Pleora还提供了EBUS SDK，它“使系统集成商能够与Gige Vision或USB3视觉摄影师和来自网络应用程序中的任何供应商的USB3视觉相机和图像源的界面进行接口，”Hou补充道。“工具包与各种操作系统兼容，简化了获取图像的过程。”

这项技术还打开了嵌入式愿景的门，行业的另一个日益增长的趋势。“你可以在raspberry pi上运行ebus，并开始在较小的嵌入式设备上进行机器视觉，创建一整类智能和物联网[物联网]设备，”侯说。

展望未来，侯预测了帧抓取器的变化。“帧捕捉器将从单纯的传输技术发展到网络管理技术，”他说。“它可以是运行在个人电脑上的软件，直接通过网络捕捉视频并做一些处理，或者是像我们今天提供的附加智能的外部帧捕捉器。结果是一个完整的视觉设备网络。”