随着视觉技术越来越多地在由机器人手臂和其他移动机械组成的更具移动性的工业环境中运行，视觉系统设计人员和最终用户正在向工业化连接器(例如M12 x代码接口)转移。十到两年前，当工业图像传感器变得更小、产生的数据更少、安装频率越来越低时，在机器手臂等移动平台的末端安装机器视觉电缆变得更加容易。

此后，视觉传感器和软件变得更加复杂，其应用也更加多样化，这为制造机器视觉电缆的人们带来了机遇。但是这种发展也增加了对可以在更长距离上传输更多数据的电缆的需求，这带来了新的挑战。

“现在最大的挑战是速度带宽和距离，” Component Express(CEI)总裁Ray Berst说。“我的客户希望电缆更长、更快、更便宜。也许更长、更快是可以的，但更长、更快、更便宜不是那么容易。”

实现“更长”和“更快”提出了挑战，因为延长电缆长度会不利地影响信号强度并导致数据丢失。业界对更高吞吐量的不懈追求，继续使带宽成为机器视觉集成商和电缆制造商的优先考虑。新兴标准(例如最近发布的CoaXPress(CXP)2.0)证明了这种优先权，该标准将以前标准的数据速率提高了一倍，达到每条电缆芯12.5 Gbps。在具有四个内核(CXP12)的典型系统中，这转换为50 Gbps的原始比特率，或约4.8 GB / s的可持续图像数据速率。

同时，Alysium业务和产品开发与品牌营销负责人Thomas Detjen表示，Camera Link HS(CLHS)等通用标准已将电缆转换为光纤技术，与同轴电缆或铜缆相比，光纤技术提供了无与伦比的带宽、稳定性和可扩展性。外径从3 mm开始的电缆的灵活性。

CLHS目前在其七个通道中的每个通道上均支持10.3 Gbps，可提供任何视觉标准中最高的数据密度。 CLHS 1.2版有望提供高达15.9 Gbps的每通道电缆速度。这样的带宽使Detjen预测光纤的应用最终将扩展到所有机器视觉布线应用和接口技术，包括以太网、USB甚至同轴电缆。

设计技巧

集成商通常需要解决更长、更快、最具成本效益的问题 (“便宜”这个术语太宽泛，以至于无法实用)。例如，USB3消费者级接口可提供高达20 Gbps的理论数据速率，使其速度相当快。专为消费市场而设计，通过工业布线标准，它的价格也更便宜。

但是，在其应用中对消费级USB3产品进行采样的工业用户很快了解到，廉价的现成电缆在材料、屏蔽、灵活性、带宽以及特别是长度方面都不可靠。专用于在个人电子设备上充电或交换数据的消费类USB3电缆设计对于工业视觉应用而言往往太短了。

Detjen说：“如果必须将一根5–8米或更长的电缆的工业相机安装到系统中有很多噪音的机械臂上，则消费类USB3电缆将无法工作。”

USB3技术的速度以及几乎与任何PC几乎通用的兼容性，使得视觉用户很难放弃电缆。因此，诸如Alysium之类的电缆制造商保留了接口，但应用了一些技巧，例如使用较大的线规来应对较长长度的电压降。具有讽刺意味的是，这样的解决方案不再符合消费者标准。“我们的电缆不一定要通过USB-IF测试，这听起来可能很奇怪，但是只有这样，我们才能在不使用有源中继器系统而产生不适当的压力和噪声的情况下，将电缆延长至8米甚至10米。对于长度超过10米的应用或在非常关键的应用中，我们提供的有源光学组件结合了工业设计中两个方面的优点：即插即用操作，并通过非常灵活的4毫米厚电缆为50米供电。”

有源电缆的典型噪声源于放大器和嵌入其结构中的其他电子设备。控制这种噪声的技巧包括仅操纵信号位的开始部分(预加重)，以使数字接收器更容易识别它们。在接收器端应用的类似技术，例如去加重和均衡，可以在更长的长度上进一步维持电缆性能。

这些技巧帮助CEI为其客户Applied Vision开发了20米长的USB3视觉电缆，该电缆可在70°C且零帧掉落的情况下传输1亿个图像。该设计已被证明足够可靠，以至于电缆现已成为Applied Vision针对食品和饮料行业的Orion G6和Volcano自动检查系统的组成部分。开发这两种系统的目的是最大程度地减少因丢帧而造成的昂贵的误剔除。

速度测试

严格的验证测试对CEI的Applied Vision的USB3电缆设计的成功至关重要，并且随着视觉电缆越来越长和数据速率越来越快，这项功能变得越来越有价值。但是，验证高速电缆既不是一项琐碎的工作，也不是一项廉价的工作。

“以当今更高的速度，工艺变得越来越重要，”伯斯特说。“如果我发现某个客户打算购买一些75欧姆电缆和一些BNC连接器，以使其自己成为CXP6的电缆，那么我很高兴他们能够在没有太多问题的情况下实现这一目标。对于CXP12，我在这里告诉大家，还需要一台价值60000美元的示波器和一台价值70000美元的剥线钳，以及使用两者来验证电缆的经验。”

测试的部分挑战在于仅去除不良电缆是不够的。误码率测试可以提供简单的通过/失败结果，但不会透露电缆损坏的原因。衰减、插入损耗或阻抗是否有问题?电缆供应商需要隔离和纠正产品设计、材料和制造方面的问题，这有助于解释为什么“更便宜”是“更长”和“更快”之外又成问题的原因。

建立更好的连接

连接器与电缆的连接方式与视觉系统的电缆的连接方式一样：这是经常被忽视但至关重要的组件。作为电缆和摄像机之间的终端链接，连接器必须保持可靠的电气和物理链接。与电缆一样，这在十年或两年前变得更容易了，因为通常摄像机通常在生产线旁边保持固定位置。通过使用消费者接口标准(例如USB或与以太网电缆一起使用的RJ45锁定夹)，可以获得许多应用。

随着视觉技术越来越多地在更具移动性的工业环境中运行，特别是RJ45连接器看起来格格不入，最终用户正在向更工业化的替代产品(例如M12接口)转移。这些连接器的锁定机制比RJ45的锁定机制更坚固，并且具有IP67级的抗灰尘和暂时浸入水中的能力。它们还与工厂车间已有的布线基础设施更加兼容。

“我们看到了想要将现有的工厂车间布线基础设施扩展到生产线的公司的迁移趋势，” Berst说。“因此，我们现在拥有一系列工业相机外壳，其中我们已经将相机上的RJ45接口转换为M12X代码连接器，因为人们也希望使用更坚固的连接器。”

Detjen说，M8和M12电缆也普遍用于欧洲的生产设施，在那里已成为IEC标准的几年。他补充说：“相机制造商正在转变。M12经过精心设计，可满足那些不需要防尘或防水的标准应用。但是对于有灰尘、有水或高振动的工业应用，没有什么比这更好的了。”

不过，最好有选择。对于许多电缆，Alysium指定了具有更严格内部设计的定制连接器，以增加其对机械运动的耐受性。该公司还将触头模制到其连接器中，以提高可靠性和鲁棒性。 “此外，对于RJ45、USB3和CLHS，我们在连接器周围指定了一个压铸铝外壳，由于它是金属，并且具有更可控的机械公差，因此可以提供更好的屏蔽效果。”

精细(工业化)生产线

机器视觉工程师始终在性能和成本之间走一个很好的界限。他们的系统必须提供可靠一致的精度，而不会进行过度设计。许多应用的参数通常清楚地定义了摄像机、光学器件和照明的基线阈值，这可能使人很容易在布线和连接器规格周围承担一些麻烦的空间。但是电缆和连接器不仅必须支持视觉系统的性能参数，而且还必须承受工业环境的物理严苛条件。此外，当电缆和连接器发生故障时，要确定问题并确保不会再次发生将是一个挑战。

这些因素不必为视觉系统设计人员的布线带来麻烦。他们只是强调，电缆和连接器不能成为您的机器视觉系统最薄弱的环节。