Un aperçu rapide des interfaces de caméras industrielles

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Lors de la sélection d'une caméra pour un système de vision industrielle, les concepteurs doivent prendre en compte le capteur d'image, la résolution, la monture d'objectif et d'autres caractéristiques, telles que la manière dont la caméra se connectera au processeur. L'obtention de performances optimales pour les systèmes de vision industrielle et d'imagerie dépend souvent du choix de la meilleure interface de caméra pour répondre aux exigences de bande passante, de fiabilité des données, de déterminisme, d'alimentation, de longueur de câble et d'autres exigences du système.

Cet article comprend des informations destinées à aider les concepteurs de systèmes de vision industrielle et d'imagerie à naviguer parmi les différentes normes et options d'interface de caméra pour sélectionner l'interface qui répond le mieux aux exigences de la tâche de vision industrielle ou d'imagerie à accomplir.

À mesure que les applications de vision industrielle et d’imagerie se sont accélérées à la fin des années 1990, le besoin de normalisation est devenu évident. La standardisation des éléments les plus courants des systèmes de vision, tels que les caméras et les montures d'objectif, rend les systèmes de vision industrielle et d'imagerie moins coûteux et plus faciles à intégrer en réduisant les coûts, en simplifiant la conception et l'installation du système et en garantissant l'interopérabilité des composants.

FIGURE 1: Deux couches de logiciel facilitent l'intégration de la caméra. Tout d'abord, la couche de transport énumère la caméra, donne accès aux registres de bas niveau de la caméra, récupère les données de flux de l'appareil et délivre les événements. La deuxième couche est la bibliothèque d'acquisition d'images, qui fait partie d'un kit de développement logiciel. Il utilise la couche de transport pour accéder aux fonctionnalités de la caméra et permet de capturer des images. Source : Association pour l'avancement de l'automatisation

Les normes d'interface garantissent que les composants tels que les caméras, les cartes d'acquisition et les logiciels (souvent provenant de différents fournisseurs) interagissent de manière transparente. En codifiant la manière dont une caméra se connecte à un PC, les normes d'interface fournissent un modèle défini qui permet une utilisation plus simple et plus efficace de la technologie de vision industrielle et d'imagerie.

Tout a commencé en 2000 avec l'introduction de Camera Link, la première norme d'interface d'appareil photo numérique à grande vitesse. Depuis lors, de nombreuses autres normes d’interface de caméra ont été créées. Les plus populaires incluent GigE Vision, USB3 Vision, Camera Link HS et CoaXPress (voir tableau 1).

Bien que la norme Camera Link existe depuis 22 ans et soit essentiellement en mode maintenance, elle est encore largement utilisée dans les applications de vision industrielle. GigE Vision est une norme peu coûteuse qui utilise l'infrastructure Ethernet existante et est évolutive à n'importe quel niveau de vitesse Ethernet. Elle a été essentiellement développée en même temps que GenICam et a donc été la première interface de caméra à l'exiger.

Avec GigE Vision, les développeurs peuvent le connecter directement au port Ethernet d'un PC ou acheter un commutateur standard si l'application l'exige – et cela fonctionnera. Aucun matériel spécialisé n'est requis. Et le matériel de réseau Internet largement disponible existe depuis longtemps et devient de plus en plus rapide, donc GigE Vision est beaucoup moins cher que de nombreuses autres solutions. USB3 Vision, introduit en 2012, est une autre norme pratique et peu coûteuse qui utilise les ports d'interface informatique natifs largement disponibles, mais les longueurs maximales de câble sont limitées à 3 à 5 mètres, ou jusqu'à 60 mètres avec un câblage optique actif.

CoaXPress, introduit en 2010, est une interface par câble coaxial à très haut débit qui a été lancée au Japon, qui disposait alors d'une vaste infrastructure de caméras analogiques connectées via un câble coaxial. Camera Link HS a été introduit en 2012 en tant que remplacement de nouvelle génération de Camera Link dans les applications à très haut débit. CoaXPress, Camera Link et Camera Link HS nécessitent des architectures basées sur un framegrabber qui permettent des niveaux plus élevés de traitement des données et des connecteurs dédiés.

Il existe deux types de normes d’interface de caméra : matérielle et logicielle. Les développeurs de systèmes de vision industrielle et d'imagerie doivent généralement effectuer quatre tâches de base : trouver et se connecter à la caméra, configurer la caméra, récupérer les images de la caméra et gérer les événements asynchrones signalés par ou vers la caméra.