编者按：日前，全球领先的工业相机厂商德国Basler携手其中国独家代理商三宝兴业（微视凌志）在深圳深航国际酒店举行了“2013 Basler USB3 Vision技术开发研讨会”。中国自动化网作为支持媒体应邀出席活动，并有幸与Basler高级产品经理René von Fintel和Basler上海办技术经理王永洁进行面对面访谈。访谈过程短暂但轻松愉快，我们谈了一些关于USB3.0技术及USB3 Vision标准的话题。René先生表示，USB3.0是一个非常重要的工业设备接口标准，拥有比USB2.0、FireWire、GiGE和Camera Link更先进更稳定可靠的性能，它对于工业领域的影响将是广泛的，未来它将是机器视觉行业老接口（如：USB2.0、FireWire）标准的理想替代者。以下是访谈内容实录，供网友读者参详学习和交流之用。
Basler高级产品经理René von Fintel
中国自动化网：Basler与三宝兴业（笔者注：Basler中国独家代理商）每年都定期在一些地方举行研讨会，探讨和分享行业前沿技术和产品。今年的会议围绕USB3.0技术来展开，请您跟我们谈谈相比于USB1.0和USB2.0，最新的USB3.0有哪些先进之处？
René von
Fintel：我们知道，最早的USB1.0是1996年1月面世的，它拥有“即插即用”的功能，但它的带宽非常有限，在全宽带的情况下，其最高数据传输速率只有12Mbit/s。于是，到了2000年4月，就有了USB2.0，这是一个非常成功的接口标准，最大信号传输速率增加至480Mbit/s，比USB1.0的速率提高了数十倍，这是业界公认的“Hi-Speed”。但由于数据存储量越来越大，对于USB接口也提出了更高的要求，需要一个增强的USB版本来满足需求，所以USB3.0在2008年11月被推出来了。它的最大信号传输速率比USB2.0大大提高了，达到了5Gbit/s，其实际传输速率可达到350 Mbit/s，被称为“SuperSpeed”。
但是，USB3.0不仅仅是速度的提高，它在很多方面做了新标准的设定，特别是USB3
Vision定义了设备（例如相机）在USB3.0总线上工作是的某些行为，比如设备识别方式、设备控制管理、图像数据传输方式以及电缆长度/接口等配件设备参数。这是很多机器视觉厂商参与并制定出来的标准，这个标准专门为工业相机而设计的，规范了工业相机如何使用USB3.0接口。就层模式来说，USB3.0标准定义了物理层、链路层和协议层，而USB3 Vision是在USB3.0标准的基础上，更多的是对专用机器视觉标准的设定。
与以往USB相比，结合了USB3 Vision的USB3.0具有这些显著的优势：一是，可提供USB3.0相机更大的带宽，有效带宽可达到350 Mbit/s；二是，更强的供电能力；三是，新接口标准比先前的更加稳定可靠，因而USB3.0相机具备更高的效率。除了这些优势，我们更想强调USB3.0是一个非常重要的工业设备接口标准，它的意义和价值非凡。
中国自动化网：虽然具备很多先进性能，但在目前USB2.0普遍受到设备商认可的形势下，USB3.0想要抢占市场可能需要很长一段时间。您认为USB3.0在普及应用的过程中有哪些因素是需要考虑的？
René von Fintel：就像第一点我们谈论的那样，USB3.0是一个工业设备接口标准，拥有更好的带宽，更可靠稳定的性能，所以可以应用在更广泛的工业领域以及传统的机器视觉领域，而USB2.0可能更倾向于特定的行业应用，比如显微镜等医疗设备。
带宽是工业相机非常重要的一个因素，如果带宽受限就可能会发生很多无法预料的状况，比如相机不能全速运转而导致图像数据受损甚至丢失。有了USB3.0高带宽传输的支持，我们可以用500万像素彩色相机（acA2500-14uc）在16位模式下以帧率14fps全速运行，也可以使用400万像素CMOSIS相机以大约90fps运行。而在结合了USB3 Vision以后，即使带宽受限，也只是意味着图像数据发送延迟，而不会造成图像丢失或损坏。
我们再来谈谈电量因素。同在5V电压的情况下，USB3.0能提供900mA电流，驱动4.5W功率的相机；而USB2.0只能提供500mA电流和驱动2.5W功率的相机。再举个例子，一台200万像素的相机要想以20fps速率运行，功率要求大约为3.5W，因而它只能使用USB3.0接口而不是USB2.0。通过对比可知，这是一个相对于USB2.0更加完善的接口标准。
能否高效运行是USB3.0使用的最重要的一个因素。这体现在对带宽的最佳利用。首先，它不以轮询方式向相机发出数据请求，而是相机在有图像数据的情况下自主向PC端传输，不会浪费带宽。其次，USB3.0使用的是全双工数据传输方式，即通过4组线对数据进行双向传输。第三，与USB2.0一个很大的不同点是，USB3.0用数据包按照单播形式而不是广播形式发送出去，这些数据包不会被全部送到总线上的相机，而是有目的送到有需求的相机上，因而有效节约了带宽。最后一点，USB3.0可实现零复制，相机可直接进入PC内存而不需要CPU扮演转移作用，CPU被完全释放以便很好地处理图像数据。
从市场趋势的发展来看，视觉设备对分辨率和传输速率会有更高的要求，所以USB3.0用于这些设备可以提供更高带宽和分辨率的选择。另外，USB3.0的性价比也优于USB2.0，它应该更容易得到客户青睐。
中国自动化网：距离USB3.0标准正式推出已有一段时间，目前它主要应用在哪些行业？有哪些基于UBS3.0接口的设备推向市场？
René von
Fintel：如前所述，作为一个工业设备接口标准，USB3.0可以应用在广泛的工业领域以及传统的机器视觉领域，譬如电力电子、汽车制造、安防监控、食品加工、医疗设备等行业。无论是目前的民用还是工业用市场，USB3.0已经得到广泛的认可，所以很容易找到像PCI卡、线材、芯片等这些相关配件，来构成完整的USB3.0设备。我们也看到市场上已有基于USB3.0接口的LED设备，相信很快会有更多的USB3.0设备出现在各行各业里。
中国自动化网：Basler为USB3.0标准的开发做出了重要贡献，而其本身作为全球领先的工业相机制造厂商，对于新标准的应用应该也是先人一步的。目前，Basler在USB3.0相机上取得了哪些成果？这些产品是否已实现量产？
René von
Fintel：Basler一直致力于USB3 Vision标准的开发和制定工作，所以非常了解如何做出真正完美的USB3.0相机。目前，我们已投放市场的有5种USB3.0相机产品，包括Ace系列。我们为这些产品设计了Pylon相机软件套装，它能够使我们的相机与计算机之间，在CPU占用率极低的情况下，实现稳定、灵活、可靠的数据交换。当然，我们的USB3.0相机也能很好兼容GiGE、Camera Link这两种主流接口，为的是顾全客户的不同需求。值得一提的是，从4月份开始，我们与客户进行测试，他们反映相机在运行过程中很稳定，都能用到很大的带宽，而且不会丢失数据。另外，目前这些USB3.0相机产量不多，暂时以100个/批进行生产，8月份以后会根据市场需求进行量产。
中国自动化网：“转到USB3.0不应是冒险”这句话应该可以理解为Basler对该新标准的高度认可。那么，这样强烈的信心来源于哪里？USB3.0会带来什么样的影响？其市场预期将是怎么样的？
René von
Fintel：这句话在很多地方都可以看见，是我们很重要的一个广告用语。我们之所以有这样信心，是因为我们的产品都是经过反复研究和长期测试才出来的，加上我们在这个行业积累很多经验，所以我们很有信心对我们的客户说，USB3.0是一个非常值得信赖的选择。
前面我们谈了USB3.0与它的前身版本相比较的那些优势，我们更愿意将它与FireWire、GiGE、Camera Link这些主流接口作对比，来说明它的真正好处。就线材长度及其成本而言，FireWire最长可支持4.5m线材，但这种接口正面临淘汰，其线材很难在市场找到，即使有也是很昂贵的；GiGE的线材极限值为100m，是图像数据进行长距离传输的最好选择，同时线材价格也是最便宜的；Camera
Link的线材最长为10m，但其需要具备很多屏蔽功能的高端线材才能进行大数据传输，所以线材价格非常昂贵；而USB3.0目前的线材测试长度最高是8m且保证相机正常运行，也有3m和5m的线材，但如果超过8m，则不能采用无源线材了，得考虑用有源线材，虽然这些线材也需要提供屏蔽功能，但其价格只是比GiGE稍贵一些。
从多相机支持程度来看，FireWire不是特别支持多相机连接，而GiGE接口是目前最适合这种组合设备的连接应用，因为其可配置IP协议和路由器，有助于多相机系统的建立。USB3.0和FireWire差不多，也是支持一定数量的相机组使用，但如果超过额定相机数就不能使用USB3.0接口了。而Camera Link更是很难支持多相机使用了。
最后来说说它们的实时性对比。FireWire的实时性一般，GiGE就比较差了，因为它采用轮询方式向PC请求发送数据，所以对于带宽的有效使用不够，很难做到实时传输。USB3.0和Camera Link的实时性都比较好，对图像数据的采集和传输非常有效。
总之，我们认为，USB2.0和FireWire会慢慢地退出市场，会被GiGE、USB3.0和Camera Link这三种接口淘汰掉。因为GiGE在现场灵活配置上有很好的优势，Camera Link在带宽速率上也有独特的地方，它们会在未来很长一段时间占据市场的一席之地。但无论如何，我们相信USB3.0将是机器视觉行业接口标准更加理想的替代者。预计今年年底，会有一些客户使用USB3.0相机进行他们的产品生产，到2014年后，GiGE和USB3.0相机将是市场上两个非常主流的产品。