在“10GigE：高帶寬易實施的明智選擇(上)”中，我們從數(shù)據(jù)帶寬、傳輸距離、成本、安裝便捷度等方面對比了萬兆網(wǎng)接口和其他主流接口，并詳述了其基本概念和技術(shù)特點。本期文章將延續(xù)上期，從萬兆網(wǎng)的優(yōu)勢、萬兆網(wǎng)相機(jī)的選型和配件配置，以及在不同行業(yè)中的應(yīng)用展開探討。
04 萬兆網(wǎng)的優(yōu)勢
4.1高數(shù)據(jù)帶寬
目前主流接口中， GigE的數(shù)據(jù)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(wǎng)的帶寬僅次于CoaXPress，是高數(shù)據(jù)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(yōu)勢。然而，USB 3.0的傳輸距離受限較大，標(biāo)準(zhǔn)無源銅纜僅為3-5m，有源銅纜也只能達(dá)到8m左右的距離;此外，USB 3.0由于缺少重發(fā)包等數(shù)據(jù)保護(hù)機(jī)制，面對丟幀等問題無法進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)救。
因此，當(dāng)遇到復(fù)雜的視覺應(yīng)用場景時，USB 3.0接口往往顯得力不從心。而10GigE的高數(shù)據(jù)帶寬、長傳輸距離、高性價比以及優(yōu)異的數(shù)據(jù)保護(hù)機(jī)制能夠保證萬兆網(wǎng)系列相機(jī)更穩(wěn)定地運(yùn)行。
4.3易實施、易開發(fā)
眾所周知，以太網(wǎng)協(xié)議具備高兼容性，可通過更換網(wǎng)卡和網(wǎng)線便能從GigE輕易地升級為10倍帶寬的10GigE，操作難度低，架設(shè)復(fù)雜度低，能夠適應(yīng)100m內(nèi)的遠(yuǎn)距離傳輸場景;且高帶寬配件可向下兼容GigE設(shè)備。此外，10GigE還具備易開發(fā)的特性，能夠基于GigE Vision協(xié)議可直接做數(shù)據(jù)遷移，方案成熟穩(wěn)定，可利舊。
4.4可獲得性強(qiáng)
相較于CoaXPress和Camera link線纜、采集卡等配件的高廠商品牌強(qiáng)限制性(往往可選擇性只有寥寥數(shù)家)，以太網(wǎng)相關(guān)配件在全球范圍內(nèi)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(jù)使用喜好以及配置需求等進(jìn)行選擇。
得益于以太網(wǎng)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(wǎng)方案
作為千兆網(wǎng)的升級，萬兆網(wǎng)并非簡單地將千兆網(wǎng)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(wěn)定性強(qiáng)等多種特性，同時也具備了GigEVision的各種優(yōu)勢與限制。
相較于時下其他高帶寬接口，萬兆網(wǎng)系統(tǒng)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(qiáng)，十分適用于機(jī)器視覺的各類應(yīng)用。
海康機(jī)器人的萬兆網(wǎng)相機(jī)有12MP、25MP、31MP和65MP等分辨率選項，在萬兆網(wǎng)的10GigE的帶寬下，其幀率分別能達(dá)到68fps、40fps、17fps以及15.5fps。僅僅使用一根網(wǎng)線，萬兆網(wǎng)方案便能達(dá)到超過Camera link的帶寬和幀率，是便捷性和性價比的優(yōu)異體現(xiàn)。
除相機(jī)外，萬兆網(wǎng)方案還需配搭萬兆網(wǎng)線纜、萬兆網(wǎng)卡、以及較高的主機(jī)配置。海康機(jī)器人可提供3m和5m等不同長度的萬兆網(wǎng)線纜，單口或雙口萬兆網(wǎng)卡，以及IPC系列工控機(jī)，能夠保證萬兆網(wǎng)相機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。
圖5-1 相機(jī)連接網(wǎng)卡示意圖
相對來說，萬兆網(wǎng)方案對于工控機(jī)的內(nèi)存環(huán)境要求比較高，且數(shù)量越多，對內(nèi)存要求有明顯提高。單口萬兆網(wǎng)相機(jī)一般至少需要在雙通/1600Mhz內(nèi)存下才能正常運(yùn)行，但內(nèi)存不夠的話仍然無法進(jìn)行其他相機(jī)取流等操作，否則長時間運(yùn)行下會有丟包風(fēng)險;推薦雙通/1600Mhz 16G的內(nèi)存配置，穩(wěn)定性會有顯著提升。
雙口萬兆網(wǎng)卡同時運(yùn)行則推薦內(nèi)存提升至64G，搭配海康機(jī)器人推薦的雙口萬兆網(wǎng)采集卡，可保證穩(wěn)定運(yùn)行。因此，在進(jìn)行萬兆網(wǎng)方案布設(shè)和選型的時候，需要尤其注意相關(guān)內(nèi)存要求。
06 應(yīng)用場景
如今，在眾多檢測行業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域中，萬兆網(wǎng)相機(jī)都是不可缺席的一員。憑借著高帶寬、遠(yuǎn)距離傳輸以及低復(fù)雜度的架設(shè)環(huán)境的優(yōu)勢，萬兆網(wǎng)方案可在光伏和PCB相關(guān)應(yīng)用上大展手腳。
6.1 光伏
太陽能組件主要有電池片、互聯(lián)網(wǎng)、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(yù)檢、制絨、擴(kuò)散制結(jié)、等離子刻蝕、去磷硅玻璃(PSG)、鍍膜(PECVD)、絲網(wǎng)印刷、燒結(jié)、測試分選等。
在這些環(huán)節(jié)中，均可采用視覺技術(shù)進(jìn)行外觀缺陷、劃痕等檢測。海康機(jī)器人25MP萬兆網(wǎng)相機(jī)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(chǎn)效率。
6.2 SMT AOI
如今的電路板較從前要復(fù)雜的多，一塊電路板會有數(shù)千個焊接接頭，這些都是容易出現(xiàn)問題的地方。因此，人工檢查也逐漸難以支撐越來越密集、復(fù)雜的電路板檢測需求。為了保證產(chǎn)品的高質(zhì)量、需要非常快速、非常可靠的方法，自動光學(xué)檢測(AOI)也就應(yīng)運(yùn)而生，是現(xiàn)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(guān)鍵點：
■ 刷錫后貼片前(錫膏檢測SPI)
檢測是否出現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(jī)、錫膏檢測設(shè)備、貼片機(jī)、AOI設(shè)備、回流爐、上下板機(jī)、接駁設(shè)備、返修臺等。海康機(jī)器人12MP萬兆網(wǎng)相機(jī)可以很好地應(yīng)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(jìn)料的需求，提高PCB生產(chǎn)的效率。
07 總結(jié)
GigE Vision無疑是目前市場占有率最高，優(yōu)勢較為明顯的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，10GigE則是在原協(xié)議基礎(chǔ)上突破了GigE的帶寬上限，這令GigE Vision系列接口相機(jī)有著更加廣闊的發(fā)展空間。
海康機(jī)器人采取特有的優(yōu)化出圖、引入流控機(jī)制、丟包重傳、客戶端支持一鍵優(yōu)化等多種方式，能夠從PC端、網(wǎng)卡端、相機(jī)端、軟件端來全方位地提升網(wǎng)口系列相機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸，保證相機(jī)又快又穩(wěn)定地出圖。
