Después de cuatro años, la interfaz USB 3.0 se ha establecido con éxito en el mercado de visión artificial. El estándar USB3 juega un papel importante en este éxito.

Para los cables, el USB3 Vision Standard sólo define las especificaciones mecánicas de los conectores para la interfaz USB 3.0. Además, desde la introducción del USB 3.0, ha persistido el rumor de que esta interfaz está limitada a una longitud máxima de cable de 3 metros. Sin embargo, esta limitación sólo se aplica a los cables pasivos que están estrictamente diseñados de acuerdo con el estándar general USB.

La experiencia demuestra que las especificaciones del estándar USB son demasiado estrictas para el mercado de visión artificial. Con cables pasivos, USB 3.0 permite longitudes de cable de hasta 8 metros. También existen soluciones activas y ópticas para la transmisión de datos a través de USB 3.0 para distancias más largas. Aquí explicamos las diferentes opciones de transmisión con USB 3.0 y hacemos las pertinentens recomendaciones para diferentes tipos de aplicaciones.

Transmisión pasiva de datos

Mientras que los cables de par trenzado son menos susceptibles a errores, los cables Twinax son adecuados para distancias de transmisión más largas. Al contactar y conectar los enchufes al cable en bruto, es importante tener sólo discontinuidades de baja impedancia en el área de transición. Además, las secciones transversales de los conductores deben tener dimensiones adecuadas. Así bien, es importante asegurarse de que el material del núcleo no esté contaminado.

Los límites de tolerancia demasiado bajos pueden provocar una inestabilidad del sistema, como pérdidas de imagen.

Transmisión de datos activa

El ordenador no detecta el redriver como participante entre la cámara y el host. La preparación de la señal no se percibe como un paso de interpretación adicional. Los convertidores elevadores, que aumentan artificialmente el voltaje de la señal eléctrica,pueden instalarse además de los redrivers. Los convertidores paso a paso consumen electricidad adicional, pero también garantizan la alimentación necesaria de 5 V en el lateral.

Sin embargo, los diseños de los productos de los cables activos que antes estaban disponibles en el mercado aún no han madurado completamente.

Transmisión óptica de datos

Con el mayor voltaje y los núcleos pasivos más delgados, es posible implementar rutas de transmisión más largas incluso para la fuente de alimentación sin grandes pérdidas. Alternativamente, el voltaje también puede ser suministrado al final del camino de transmisión independientemente del cable óptico para que la longitud máxima de transmisión del cable óptico de fibra pueda ser utilizada.

Recomendaciones de uso del USB 3.0

Debido a las propiedades de las distintas opciones de transmisión, se recomiendan las siguientes longitudes para instalaciones fijas de cables de datos USB 3.0:

La experiencia demuestra que los componentes activos de los cables USB todavía no están técnicamente maduros para la transmisión de datos en el mercado de procesamiento de imágenes y sólo permiten la conexión segura de dos cables de datos USB 3.0 pasivos de 4 metros en total.

Por lo tanto, los cables de datos USB 3.0 sólo pueden recomendarse si es inevitable una interrupción del cable, si hay un diseño limpio para un redriver y si no puede utilizarse ningún cable Twinax pasivo.

USB 3.0, Gigabit Ethernet y Camera Link

Con la introducción del USB3 Vision Standard, USB 3.0 fue creado como una valiosa herramienta de transmisión además de Gigabit Ethernet y Camera Link. Las ventajas del USB 3.0 son un ancho de banda de hasta 380 MB/s, bajos costes de integración gracias al sistema plug-and-play y la posibilidad de conseguir longitudes de cable de más de 8 metros mediante diversas técnicas de transmisión. 

Gigabit Ethernet, en cambio, ofrece las ventajas de integrar con éxito sistemas multicámara y permitir cables largos de hasta 100 metros con un ancho de banda bajo de hasta 100 MB/s. Los cables USB 3.0 de baja calidad pueden causar mensajes de error como «imágenes perdidas» o conexiones completamente caídas entre la cámara y el host.

Esto puede crear la impresión de que el sistema USB 3.0 es poco fiable o inestable.

Resumen

La interfaz USB 3.0 ofrece varias opciones de transmisión en forma de transmisión de datos pasiva, activa y óptica. Una recomendación para el uso de las distintas tecnologías se basa en la longitud necesaria del cable de datos. Con el cable correcto y los accesorios USB 3.0, se puede garantizar una transmisión de datos pasiva para longitudes de hasta 8 metros.

Los cables ópticos o híbridos también hacen que la interfaz USB 3.0 sea adecuada para transmisiones de datos que superan con creces los 8 metros; ya se ha establecido como una interfaz de datos indispensable en el mercado de la visión artificial. Con su fácil activación, el alto ancho de banda y la eficiencia de costes de todo el sistema de cámaras, la interfaz de datos USB 3.0 cierra la brecha entre Gigabit Ethernet y Camera Link.

Los núcleos más anchos reducen la amortiguación de las transmisiones de datos.

Los cables de datos pasivos pueden llevar a los usuarios a creer erróneamente que los núcleos con secciones transversales más altas pueden reducir la amortiguación de las transmisiones de datos. Esto sólo es cierto hasta cierto punto. A frecuencias de transmisión más altas se produce el llamado efecto piel: El comportamiento de las corrientes en un conductor depende de la frecuencia.

Cuanto mayor es la frecuencia, mayor es la concentración de corriente en el exterior del conductor. Como resultado, a partir de una cierta frecuencia, la corriente se transfiere principalmente en el borde de la sección transversal. Debido al efecto piel, el centro de un núcleo con una mayor sección transversal ya no contribuye significativamente a la conductividad del conductor.

Los cables de fibra óptica son mucho más robustos de lo que sugiere su reputación.

Contrariamente a muchos supuestos, los cables de fibra óptica están óptimamente protegidos, tienen radios de curvatura mínimos y son resistentes a la CEM. Por lo tanto, en una instalación fija, cumplen las mismas normas que los cables pasivos de cobre. Con el diseño adecuado, también se pueden utilizar en aplicaciones móviles.

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