1、引言

光，創造了影像。光電轉換，讓真實世界的影像，得以數字化。機器視覺，用工業相機，快速便捷地將工廠、產線、物料及產品的現場信息數字化。依賴于計算機的強大算力，對這些海量的 、千差萬別的數字信息進行分類、識別、分析和應用，使工業4.0、智慧工廠、智能制造能真正的落地到各行業。

光，亦能承載影像。隨著各行業數字化改造的深入，對數據傳輸帶寬的要求，越來越高，實時性、長距離、低碳、易部署等要求，使得當前基于銅纜的高帶寬傳輸方案，難以跟上全行業的數字化進程。光纖進廠、光連機器，將給制造業帶來一場全光連接的傳輸革命。光纖，是未來數字無人工廠的“數據大動脈”。

機器視覺，讓制造業更智能、更高效；光纖工業相機，讓機器視覺行業，更加綠色持續發展。

2、數據傳輸對機器視覺應用的重要性

機器視覺，是物聯網在工業領域的落地方式之一。物聯網的4層架構，也適用于機器視覺。

應用層

平臺層

傳輸層

感知層

物聯網簡稱IOT，Internet Of Things，萬物互聯。任意帶電設備，采集信息，傳輸信息，在近端（設備本地）或遠端（數據中心）處理信息，獲取一個或多個結果，并基于該結果，給出相應的決策建議和反饋。

可以看到，傳輸在機器視覺體系框架中，有著非常重要的地位。

機器視覺對傳輸的要求，有其獨特的地方，包括：

高帶寬。圖像數據傳輸，對帶寬要求是非常高的。有的應用，一秒要傳幾百張未經壓縮的原始圖片，每張圖片從幾兆到幾十兆不等。?

高實時性。機器視覺能讓制造更智能，更高效，本質上是因為機器視覺提高了產線的“快速、準確的響應能力”。一個典型的機器視覺應用，從工業相機采集到圖像，傳輸給工控機，到工控機處理完信息，做出反饋，這個過程只需要幾十毫秒，甚至更短時間。

穩定性。自動生產線是連續運轉的，10小時、24小時不能停。大數據量、不間斷、長時傳輸的同時，還要保證數據的正確性，不丟包、不丟幀。

機器視覺能夠在各行業得到廣泛應用，數據傳輸的準確性和及時性，是重要的基礎保障。這也使得，目前機器視覺的95%的應用，仍使用有線傳輸。無線傳輸帶寬逐漸提高了，但無線傳輸容易受干擾和屏蔽，所以在穩定性上，和有線傳輸相比，仍有較大差距。

3、什么是光纖工業相機？

工業相機的核心功能，有三個：圖像采集、圖像預處理、圖像傳輸。

圖像傳輸，目前主要使用USB2.0, USB3.0, GigE, 10GigE，CameraLink、CoaXPress和光纖傳輸幾種有線方式。部分無法使用有線傳輸的視覺應用，也采用了無線WIFI或5G方案。

我們把基于GigE Vision協議，使用光纖作為物理介質進行數據傳輸的工業相機，稱為光纖工業相機。

4、已經有CameraLink工業相機，CoaXPress工業相機了，為何還需要光纖工業相機？

CameraLink和CoaXPress的帶寬局限和距離局限

CameraLink和CoaXPress作為目前主流的萬兆網傳輸技術，都已經有十多年的歷史，也在不斷迭代，提升傳輸帶寬。但礙于銅纜電信號傳輸的特點，其帶寬上限已沒有太大的提升空間。目前，單根銅纜CameraLink的傳輸速度上限，是6.72Gbps，傳輸距離10米。單根銅纜CoaXPress的傳輸速度上限，是12.5Gbps，傳輸距離40米。而單根光纖，100Gbps速度下，傳輸距離仍可達150米。

CameraLink和CoaXPress相機專用采集卡帶來的額外成本

使用CameraLink或CoaXPress傳輸數據，均需要在主機側配專用的、高價的采集卡。不同分辨率相機，適配不同速率的采集卡，價格有較大差異，平均來說，每采購1000萬貨值的CameraLink或CoaXPress相機，通常還需額外花費約300萬元來采購對應的圖像采集卡。

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CameraLink和CoaXPress銅纜線材部署靈活性較差，成本也更高

Camera Link的線纜不但接頭大，而且數據線本身也很粗，這導致線纜很難彎曲，造價也蠻貴，一般一根3米長的品牌數據線，動輒上千元的售價。

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5、光纖vs銅纜，有哪些特點和優勢？

更高的帶寬和更長的傳輸距離

光纖傳輸主要特點，是帶寬高、距離長。目前，單根光纖的理論傳輸值已經達到了26000Gbps，普通的光纖，比如，家里上網用到的光纖，也有1000Gbps的帶寬。多模光纖，10Gbps速度下，傳輸距離可達400米，100Gbps速度下，傳輸距離可達150米。

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更穩定的性能、更低的延遲

光纖基于光的傳輸，不受電磁干擾的影響，同時，由于光纖帶寬足夠高，提供了更多的帶寬冗余，使得數據的傳輸更可靠、延遲更低。

更靈活的部署方式

光纖更細，可以拉成比銅線更小的直徑。與類似銅線相比，光纖的尺寸更小、重量更輕，也更容易彎折，同樣截面積的管槽，可以布置更多的光纖，對于空間有限的應用場景，非常友好。

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在復雜的工廠環境，線材走線，可能要變換很多角度，彎彎曲曲。那么，光纖能適應這種不斷變換角度的使用環境么。光纖的柔韌性，其實早就突破了大家日常的想象。以常用的G652光纖為例，其彎曲半徑最小可達30mm。而G657光纖，其最小彎曲半徑可以做到5mm。

光纖芊細身材、柔韌性、靈活性，使得其對各種狹小空間的適應性，遠強于電纜。

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更低的成本和碳消耗

基于GigE Vision協議的光纖傳輸技術，滿足了應用對高帶寬的需求。GigE Vision協議的特點，使得主機端無需高成本的采集卡，同時，光纖本身的制造和使用成本，以及碳消耗，也遠低于銅纜。光纖，是實現綠色數據連接的主要基礎設施。

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6、使用光纖最大的擔憂：光纖容易損壞？

我們先來看看一根光纖的結構。

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光纖，最核心的部分是纖芯，纖芯的材質，是二氧化硅（其實就是玻璃）。沒有保護的、裸露的纖芯，確實容易損壞。而經過有效保護的纖芯，就沒那么容易壞了。

光纖在各行業大規模的應用，也證明了，在有效的保護措施下，正確的安裝和使用，光纖的壽命是遠大于銅纜的。單根光纖的壽命，可達100年。

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數據中心、洲際跨洋的骨干電信傳輸網、千家萬戶，現在都在使用光纖，作為數據連接的物理載體。光纖正在逐步走進企業，實現企業級的穩定連接；光纖正在走進工廠，連接機器，為低碳、綠色工廠貢獻力量。最終，全社會的數據互聯互通，都將以光的形式來實現，光聯萬物。

7、從視覺應用角度來看，采用光連接的工業相機，有哪些獨特的價值與優勢

光纖的最大特點，是高帶寬，而高帶寬，本質上是一種成本。

現在的各種萬兆網、千兆網應用，有不少是卡在帶寬臨界點上，通過降低應用需求，來滿足成本的要求。

隨著光纖的普及，高帶寬不再等于高成本，帶寬冗余不再是一個沉重的不可能任務，而是輕松可以達到的目標。

與滿負荷相比，足夠的帶寬冗余，將給視覺應用帶來諸多好處：

1）更穩定的傳輸

2）更低的時延

3）更低的丟幀概率

4）更少的資源投入----工程師只需花費很少的時間，即可完成傳輸的調試

5）更高的可擴展性----當應用需求更高帶寬時，連接上無需做變動，直接就能使用

8、光連機器，讓數據傳輸不再受限，讓視覺應用再擴疆界

自從互聯網誕生以來，互聯網的各種應用，就在從低帶寬向高帶寬演進，低帶寬時很多不敢想、也想不出來的需求和應用，隨著高帶寬的普及，瞬間涌現出來，從文字、圖片、視頻、在線游戲到虛擬世界、元宇宙，真實世界與數字世界，邊界已經模糊，兩個世界在交互、融合過程中，又會催生更多新的需求與應用。

物聯網的誕生，機器互聯的世界，需求和應用的發展，也在從低帶寬向高帶寬方向演進：

物聯網初期，主要的應用集中在低帶寬領域：無線POS，電力抄表，GPS位置定位，這些應用的共同特征，是傳輸的信息都以幾十K計，普通的2G，3G網絡，即可滿足其需求。

物聯網中期，應用逐步擴展到基于圖片和視頻的應用領域，如智慧安防，智慧交通，智慧農業，以及機器視覺所處的智慧工廠，智能制造領域。這個時期，應用對帶寬的需求，不再以K計，而是以百兆，千兆，甚至萬兆計。

目前，我們正處于物聯網中期，但已經看到了更大帶寬需求的應用方向和場景，更智能的機器、更自動化的產線、更高效的生產、更定制化的產品、更精準的商業決策，這些，都需要基于海量的輸入信息做基礎、通過高效的數據傳輸網絡、傳輸至強大的計算平臺做智能的分析與處理。

光纖傳輸，承載的不僅僅是數據，更是智能制造的希望與未來。