一文带你了解什么是机器视觉网卡

机器视觉网卡通常指的是在机器视觉系统中用于连接工业相机到计算机的以太网卡。它的核心作用是实现高速、稳定、低延迟的图像数据传输。

以下是关于机器视觉网卡的关键信息：

1. 核心功能：

高速图像传输：处理来自千兆以太网或万兆以太网相机产生的大量图像数据流。万兆网卡能提供更高的带宽，满足高分辨率、高帧率相机的需求。

支持GigE Vision协议：这是机器视觉领域最重要的工业标准网络协议。它定义了相机控制、图像传输和设备发现的方式。网卡及其驱动程序必须良好支持此协议。

低延迟和确定性：工业应用通常要求图像传输具有可预测的低延迟，以确保实时处理和控制。专用或优化过的机器视觉网卡在这方面表现更好。

高稳定性和可靠性：避免丢帧、图像损坏或传输中断，这对自动化生产线至关重要。

支持Jumbo Frames：使用更大的数据包（如9KB Jumbo Frames），可以减少网络协议开销，提高有效带宽利用率，降低CPU负载。

优化CPU占用率：高效的网卡驱动程序和硬件设计（如Offload引擎）可以显著降低图像传输对主机CPU的负担，让CPU有更多资源进行图像处理。

支持PoE/PoE+：如果网卡集成了PoE供电功能（或者通过外置PoE注入器），可以直接通过网线为兼容的工业相机供电，简化布线。这是许多工业相机的重要需求。

2. 为什么需要专门的“机器视觉网卡”

普通商用网卡可能不够：

驱动优化不足：标准网卡驱动可能未针对持续、高吞吐量的图像流进行优化，容易导致丢帧、延迟波动或高CPU占用。

缺乏高级功能支持：对Jumbo Frames、流量整形、精确时间同步等的支持可能不完善或不稳定。

性能和稳定性：在持续满负荷运行时，普通网卡的稳定性可能不如工业级或服务器级网卡。

机器视觉应用要求苛刻：自动化检测、机器人引导等应用对图像传输的可靠性、速度和低延迟要求极高，普通网卡难以满足。

3. 主要类型和特点：

  基于Intel芯片的PCIe网卡：比较常见的Intel的I210、I350（千兆）以及X540、X550、X710（万兆）等芯片被广泛用于各种品牌的机器视觉网卡。它们性能稳定，驱动成熟，兼容性好。

  支持PoE的机器视觉网卡：这类网卡通常有4个或更多端口，每个端口都能提供符合IEEE 802.3af/at标准的PoE电力。这是连接PoE工业相机的理想选择。例如，Intel I210芯片的4端口PoE网卡很常见。

   万兆机器视觉网卡：使用万兆以太网芯片，为高带宽需求应用（如多台高分辨率相机、高速相机、3D相机）提供解决方案。接口通常是SFP+（光纤或DAC线缆）或10GBase-T（RJ45双绞线，距离较短）。

    多端口网卡：允许一台电脑连接多台网络相机，简化系统集成。

    PCIe接口：绝大多数都是通过PCI Express插槽连接到计算机主板，提供高速的总线带宽。

4.   选择机器视觉网卡的关键考虑因素：

    带宽需求：计算所需的总带宽（相机数量x 分辨率 x 帧率 x 像素深度）。选择千兆还是万兆？万兆网卡成本更高，但带宽是千兆的10倍。

   相机接口协议：确认相机是GigE Vision（主要），还是其他如USB3 Vision（需要USB口）、Camera Link（需要帧接收卡）。

    PoE需求：相机是否需要通过网线供电？需要多少功率？选择相应端口数和符合PoE/PoE+标准的网卡。

    端口数量：需要连接几台相机？

    主机接口：通常是PCIe。确认主板上有合适的空闲插槽（如PCIe x1, x4, x8）。

    性能和稳定性要求：对于关键应用，选择工业级或服务器级的网卡，并确保驱动针对机器视觉优化。

    兼容性：确认网卡与操作系统（Windows, Linux）以及使用的机器视觉软件库兼容。

5. 与“帧接收卡”的区别：

   机器视觉网卡： 用于连接基于以太网的工业相机（GigE Vision）。它利用标准以太网技术，通过RJ45或光纤接口连接。

    帧接收卡：用于连接Camera Link接口的工业相机。Camera Link是一种专门为高速图像传输设计的点对点串行通信协议，需要专用的帧接收卡插在电脑的PCIe插槽上，并通过专用线缆连接相机。Camera Link通常能达到比千兆以太网更高的带宽（但成本也更高），万兆以太网在某些场景下已成为其替代方案。