La norme USB3 Vision est une norme d'interface d'imagerie pour les caméras industrielles USB3 Vision. La majorité des fabricants de caméras ont déjà adopté cette norme, et le nombre d'accessoires compatibles ne cesse de croître rapidement. Un grand avantage de l'interface USB3 est que la plupart des PC, ordinateurs portables et smartphones sont désormais équipés d'une interface USB 3.0. Dans le domaine de la technologie de vision, l'USB 3.0 remplace également des interfaces obsolètes telles que FireWire, Cameralink et USB 2.0.
L'interface USB 3.0, également appelée Super-Speed USB, est la génération suivante de la célèbre spécification Plug and Play Universal Serial Bus qui capitalise sur les atouts de l'USB 2.0 et élimine ses faiblesses. La bande passante opérationnelle accessible avec l'utilisation de l'USB 3.0 lors du transfert de gros volumes de données atteint 350 à 450 Mo/s, selon le contrôleur hôte. Cela représente environ dix fois la vitesse des caméras USB 2.0 et quatre fois celle des caméras GigE.
L'USB 3.0 utilise neuf fils au total dans la fiche USB 3.0 et le câble, ainsi que l'interface de données Unicast Dual-Simplex qui permet le transfert bidirectionnel des données. L'interface USB 2.0 utilise toujours un modèle de transfert unidirectionnel, tandis que GigE, FireWire et USB 3.0 permettent tous le transfert bidirectionnel des données, ce qui constitue une amélioration significative. Une procédure dirigée par l'hôte envoie ensuite des paquets de routage et des notifications de manière synchrone. La procédure permet aux caméras d'envoyer un message au contrôleur hôte pour savoir quand elles sont prêtes à transférer des données. Ce mécanisme réduit la surchauffe du système et la charge CPU par rapport au mécanisme de sondage des modules USB 2.0. De même, cela fait de l'USB 3.0 une interface similaire à Firewire en même temps.
Des fabricants bien établis d'applications et d'accessoires USB 3.0 ont conjointement inventé la norme USB 3 Vision et lancé l'interface sur le marché. La nouvelle norme offre d'importants avantages à tous leurs utilisateurs. De plus, les logiciels et matériels peuvent être échangés, ce qui permet une plus grande possibilité de modification et donc une plus grande flexibilité. Il est également assuré que toutes les fonctions sont disponibles et que la transmission d'image est stable. L'Automated Imaging Association est responsable de l'interface et de sa publication.
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Il y a quelques variables à prendre en compte avant de configurer un système compatible avec les caméras USB 3.0 :
Lors de la sortie initiale de la norme USB3 Vision, les utilisateurs ont eu du mal à établir une configuration stable, principalement en raison de problèmes avec les accessoires. Ces difficultés sont résolues et de nos jours, l'USB3 est une interface facile et stable.
Pour tous les accessoires conformes à la norme USB3 Vision, les performances minimales sont spécifiées. Afin de consolider la pleine puissance de la nouvelle technologie et d'atteindre une stabilité optimale, il est important de sélectionner soigneusement les composants individuels, notamment la caméra. Les accessoires USB3 tels que les câbles, les cartes et autres composants sont largement disponibles sur le marché de l'électronique grand public, tout en étant abordables. En raison de leur coût moindre, certains utilisateurs seront tentés de les utiliser dans leurs applications de vision industrielle. Ces accessoires ne sont généralement pas certifiés selon la norme USB3 Vision et risquent fort de ne pas répondre aux exigences strictes d'une application industrielle. Cela entraîne souvent la perte d'images, voire pire, une panne totale de votre système. Ceci est fréquemment attribué à une caméra défectueuse, même si ce sont les accessoires mal choisis qui ont causé le problème. Tous les accessoires disponibles dans notre boutique en ligne sont certifiés USB3 Vision, et nous conseillons donc de les utiliser.
L'interaction entre les composants individuels est extrêmement importante dans la configuration d'un système de traitement d'image basé sur une caméra USB 3.0 et doit être prise en compte. C'est pourquoi, par exemple, Daheng Imaging a testé tous les composants accessoires avec leurs modèles de caméras, et ils ne sont vendus qu'après avoir réussi ces tests. Toutes les limitations qui surviennent lors de l'interaction entre les accessoires et la caméra sont documentées, et ces composants ne seront pas vendus avec cette caméra, sauf lorsque les limitations sont clairement définies. Le principal avantage de cela est que les utilisateurs peuvent compter sur la stabilité et la fiabilité lors de l'utilisation d'accessoires standardisés dans leurs systèmes.
Comme mentionné précédemment dans la section précédente, l'interaction entre les composants individuels dans un système de traitement d'image USB 3.0 est très critique, et les composants doivent être choisis avec précaution. Les composants qui nécessitent une attention particulière sont décrits ci-dessous.
Contrairement aux normes telles que GigE Vision ou CameraLink, USB3 Vision décrit les connexions de câbles et les principales exigences pour les câbles compatibles. La longueur maximale du câble est déterminée par le rapport entre les caractéristiques haute fréquence et la relation entre la longueur maximale possible du câble et l'épaisseur du fil de cuivre avant que la chute de tension USB 3.0 ne se produise.
Les câbles doivent répondre à différentes conditions techniques en fonction de l'objectif ou des applications pour lesquelles ils sont utilisés. Un connecteur vissable USB 3.0 Micro B est utilisé du côté de la caméra, tandis qu'un connecteur USB 3.0 Standard A sera utilisé du côté du PC ou du concentrateur. Étant donné que le connecteur USB 3.0 Standard A et la prise USB 2.0 se ressemblent beaucoup, des symboles spécifiques ou une étiquette bleue sur la prise ou le connecteur sont utilisés pour indiquer la présence de la fonctionnalité USB 3.0.
En ce qui concerne la longueur du câble, il est important que le câble ait été entièrement examiné pour sa compatibilité avec USB3 Vision. Les câbles passifs ont une longueur maximale de 4,5 mètres, tandis que les câbles actifs et hybrides ont une longueur maximale de 20 mètres, mais ces derniers sont beaucoup plus chers et ne sont pas pris en charge par GeT Cameras. Les applications nécessitant un câble aussi long devraient envisager les caméras GigE, qui pourraient être plus abordables dans ce contexte spécifique. Daheng Imaging certifie et teste ses câbles et propose une large gamme de câbles disponibles dans la section accessoires.
La quantité de bande passante USB3.0 disponible est déterminée par le type de chipset de carte mère et de chipset USB 3.0 qui seront utilisés. L'option de connecter vos caméras aux cartes mères via la connexion USB 3.0 est toujours disponible. Lorsqu'aucune connexion USB 3.0 intégrée n'est disponible, des cartes PCI Express peuvent être installées. Pour utiliser la quantité maximale de bande passante, GeT Cameras recommande l'utilisation d'adaptateurs PCI Express USB3 que vous pouvez trouver dans la section accessoires sur notre site Web.
Carte mère et chipset
Les cartes mères avec des chipsets des séries Intel 7, Intel 8 ou Intel 9 d'origine ont une prise en charge intégrée de l'USB 3.0 grâce au contrôleur hôte USB 3.0. Les chipsets des séries susmentionnées sont recommandés pour configurer un système USB 3.0 stable.
Les hubs sont utilisés pour connecter un hôte sur l'ordinateur à plusieurs caméras USB 3.0. Cela est également appelé un réseau en étoile. Dans cette configuration, le hub est uniquement capable de fonctionner avec la bande passante d'un port amont USB 3.0, et il doit être pris en compte que les ports individuels en aval sur le hub ne peuvent également transférer que cette bande passante. Ainsi, par exemple, si vous connectez quatre caméras USB 3 à un hub USB3, chaque caméra dispose de (400/4) 100 Mo/s de bande passante restante.
Pour garantir une transition en douceur vers une interface USB3, les points suivants doivent être pris en considération :
Les règles de conception suivantes lors de l'installation d'un système de caméra USB3 doivent être gardées à l'esprit.
L'utilisation d'un grand nombre de caméras USB 3.0 avec un seul système entraîne d'autres risques de surcharge de l'ordinateur et de son processeur. Cela peut perturber le système de vision. Par conséquent, la charge du processeur doit toujours être surveillée.
Si vous utilisez une caméra USB 3.0 qui a une fréquence d'images et/ou une résolution très élevée et qui consomme donc la bande passante USB 3.0 maximale, il faut tenir compte du fait que la carte mère, le contrôleur hôte et/ou le hub prennent en charge la bande passante USB3 maximale. .
EMC est capable de perturber toutes les configurations électroniques, y compris USB3. Habituellement, cela est dû à des signaux perturbateurs à proximité immédiate du système de caméra, qui mettent incorrectement la caméra à la terre et les signaux de terminaison peuvent provoquer des problèmes liés à la CEM.
Des câbles USB 3.0 de mauvaise qualité pourraient potentiellement provoquer des messages d'erreur tels que des images incomplètes et perdues ou même une interruption complète de la connexion entre l'hôte et la caméra. Cela peut laisser l’utilisateur penser que le système USB 3 n’est pas stable et/ou fiable. Ce risque augmente à mesure que la longueur du câble augmente. C'est pour cette raison qu'il est très important de choisir votre câble le plus court possible.
Il existe deux méthodes pour mettre en place un système multi-caméras USB 3.0 : un réseau point à point et un réseau en étoile.
Lors de l'utilisation d'un réseau en étoile, les caméras sont connectées à un hub. Les hubs sont connectés au contrôleur hôte du PC. Il convient de garder à l'esprit que la bande passante maximale du contrôleur hôte ne doit pas être dépassée.
Cela est dû au fait que les caméras individuelles de différents ports consomment toutes la bande passante unique de l'hôte connecté au hub. La bande passante totale de cette application dépend également de la vitesse et/ou de la résolution de chaque caméra distincte. L'utilisation de câbles passifs dépassant une longueur de 4,5 mètres est déconseillée pour ce paramètre, sinon l'ensemble du système sera susceptible d'être interrompu.
Avec un réseau point à point, vous connectez chaque caméra directement à un contrôleur hôte. Il convient de prendre en compte que la bande passante du contrôleur hôte et de la carte mère ou du PC n'est pas dépassée, chaque caméra distincte a besoin d'une certaine capacité de bande passante. Ceci est déterminé par la vitesse et/ou la résolution de la caméra. L'utilisation d'un câble passif d'une longueur supérieure à 4,5 mètres n'est pas recommandée dans ce contexte, l'ensemble du système sera alors sujet à des perturbations.
Nous espérons que l'USB 3 consolidera sa position sur le marché en atteignant une plus grande part de marché au cours des prochaines années et en devenant avec GigE l'interface dominante. Cela reproduit la norme USB 3.0 Vision en tant qu'interface flexible et standard. Les grands avantages de cette norme sont qu’elle est simple à utiliser et à configurer et qu’elle est largement disponible. Lorsque toutes les variables et exigences techniques sont prises en compte, la construction d’un système de caméra de vision USB3 stable devrait être facile et abordable.