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高质量机器视觉线材评估要点,在机器视觉运用扮演重要角色
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2023-08-04 17:30:10来源: 中国机器视觉网

高速传输需求:所选线材通过高频参数验证

随着高速影音数据传输需求倍数跃进:像是HDMI的规范从HDMI 2.0 发展到HDMI 2.1,传输速率由6.0Gbps 发展至机器视觉近年大量应用在检查、侦测和影像辨识等领域,因其速度、准确度及可重现影像之特质,更能帮助提高检测的精准度,并在可量化测量、系统性陈设的场景里,显著提高生产力、降低制造成本,让生产在线的机器视觉系统每分钟可检测数百个、甚至数千个组件,还能够检测微小到人眼无法察觉的细节。

在机器视觉的运用上,高质量机器视觉线材扮演关键角色,使系统稳定运作、数据快速传输,以产出高效表现;高质量的机器视觉线材可通过下列几项常见需求及对应条件来检视:

为12Gbps;USB3.2 Gen2的最大传输速度为10Gbps,而最新的USB4 Gen3传输速度更跃升至双通道40Gbps。高速传输质量与实时性取决于线材的稳定度,若线材的高频参数不佳,对信号完整传输的影响极大,可能导致产品功能不正常,或者完全不工作,因此,对线材产品进行高频参数验证,可确保讯号可在特定干扰下仍可进行稳定高频的传输。

以昕钰的产品举例,我们的CoaXPress 6、CoaXPress 12经JIIA测试认证,在特性阻抗(impedance)、回路损失(return loss)的表现(cable behavior)皆为通过,因此讯号能在特定、符合范围值(75OHM ±3)的阻抗下进行传输,较不容易发生信号衰减的现象,此参数对高清视频系统尤为重要。

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图1-1:昕钰CXP-6产品JIIA测试验证结果

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图1-2:昕钰CXP-12产品JIIA测试验证结果

在目前机器视觉传输线主流USB3.0产品中,昕钰对于5米跟10米主动线采眼图屏蔽测试,主要是看高频讯号有无干涉到MASK的数值,测试结果皆为0,并且可以看出眼图样态在5米跟10米差异不大,表示在更长的线材上,传输表现仍稳定,讯号强度与线材长度并不成反比;USB3被动线则委托第三方机构百佳测试通过,显见在USB3.0全系列产品的稳定高质量。

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图1-3:昕钰USB3.0主动线产品5米眼图

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图1-4:昕钰USB3.0主动线产品10米眼图

GigE线材则是高速传输线的主流之一,FLUKE测试为目前业界常用的高频传输验证方式,昕钰的CAT6A & CAT7(非依据TIA/EIA 美国通讯工业协会/电机工业协会拟订的网络TIA/EIA-568.B/.C/.D规范)产品经FLUKE测试,报告中的测试结果为通过。

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图1-5:昕钰GigE CAT6A产品FLUKE测试通过

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图1-6:昕钰GigE CAT7产品FLUKE测试通过

高电磁干扰应用环境:选用制程和验证重视干扰能力强线材

工业检测现场有许多干扰源,其中最不可避免的便是电磁干扰,它对工业相机电路、数据信号传输电路等弱电电路的影响尤为严重,因此,合格的机器视觉线材会在出厂前进行严格的抗干扰测试,避免作业环境中的电磁干扰。

从昕钰过去35年来提供客户线材解决方案的经验中了解到,线材在实际运用场景容易发生干扰,一直是许多客户的痛点,因此我们从制程和抗干扰测试双管齐下,来确保产品的抗干扰能力。

USB线材制程中纳入铝箔编织地线环焊,目的是提供一个有效的接地解决方案,以保护使用该传输线的系统免受静电放电、过电压和其他类似的问题的影响;透过这种方式建立有效的接地系统,可以减少或消除任何带电问题,使系统运作更安全和可靠。尤其是主动线,其讯号通过芯片放大增加了长度,但也更容易受到噪声干扰,编织地线可提高线路的抗干扰能力,减少信号失真和其他噪声问题,提高传输线的质量和可靠性。

对线材制造厂家而言,最大的挑战是质量控管,如何管理制程工艺,做到让每一条线材产品的质量相同,验证便是一个重要的指标,例如昕钰的USB3.0主动线有进行ESD静电放电能力测试,以最新的稳得测试报告验证产品抗静电水平,signal PCBA采用V1.5版本,测试结果在4K-8K均未出现测试样品失能状态,让客户能放心在静电充斥的环境中使用多种线材, 并在应用时设计保护机制与防护措施。

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图2-1:稳得电磁相容及无线射频实验室

应用于机器手臂或移动式装置、相机需求:线材具有耐挠曲特性

线材经常需要安装在系统机箱或机器中,具备基本灵活性,而若是应用于移动相机 (例如在机器人上),则应选用可承受长时间连续弯曲和弯曲的耐挠曲线材解决方案,因为耐挠曲线材经过反复移动与测试,仿真在机器人系统或拖链上的使用,可确保在真实使用环境的适切性;耐挠曲的线材需要通过某程度上的挠折次数、弯曲角度及挠速度的测试,以保证传输状况正常,耐挠曲测试包括:

左右弯曲测试:测试在给定的时间段内最小的弯曲半径角和弯曲次数

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图3-1:左右弯曲测试 Flex cable for bending

拖链弯曲测试:确保电缆的最小弯曲半径足够,轨道级电缆通常设计成在最小半径下可以承受超过一百万次弯曲。

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图3-2:拖链弯曲测试 Flex cable for sliding

扭转测试:线材必需在指定长度内重复扭转多达360°,模拟了与机器手臂连接的线材应用场景。

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图3-3:扭转测试 Flex cable for twisting

在机器视觉领域,昕钰有完整的耐挠曲线材产品线,包括:USB Type C、USB2.0、USB3.0、1394B、GigE、Camera Link、CoaXPress 6、CoaXPress 12等,皆经上述测试,确保应用表现的稳定性。