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Industrielle Automation 6/2015

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Industrielle Automation 6/2015

SENSORIK UND MESSTECHNIK

SENSORIK UND MESSTECHNIK USB 3.0 – Ein Erfolgsmodell? Vor- und Nachteile von USB 3.0 im Vergleich zu anderen Schnittstellen-Konkurrenten Gerrit Hörentrup Seit Januar 2013 ist der USB3 Vision Standard für die Bildverarbeitung veröffentlicht. Die Markteinführung der ersten standardkonformen Kameras mit der USB 3.0-Schnittstelle folgte nur kurze Zeit später. Zeit einmal genauer hinzuschauen: Wie erfolgreich sind eigentlich diese Schnittstelle und der neue Standard, in die so hohe Erwartungen gesetzt werden? 01 Kameras mit USB 3.0-Schnittstelle sind echtzeitfähig und einfach in der Handhabung dung in der industriellen Bildverarbeitung auf absolute Verlässlichkeit und Stabilität angewiesen. Ausfälle im Feld, lange und sich verzögernde Neuproduktentwicklungen oder schlimmer noch Produktflops aufgrund der Verwendung einer noch nicht ausgereiften Technologie kann und will sich niemand leisten. Je mehr Vorteile und technische Zuverlässigkeit die neue Schnittstelle liefert, desto eher bietet sich ein Wechsel an. Denn schließlich ist jeder Wechsel mit neuen Hindernissen, Fragen und nicht zuletzt mit Kosten und Risiken bei der Integration verbunden. Die Vergangenheit zeigt, dass ein neues Interface in industriellen Märkten rund fünf Jahre benötigt, bis es im weltweiten Markt angekommen und akzeptiert ist. Dies lässt sich sehr gut am Beispiel der Einführung des GigE Vision Standards Mitte 2006 beobachten. Von den ersten Kameras mit diesem neuen Interface bis zum Durchbruch vergingen einige Jahre. Dann stellte sich weltweit eine Überzeugung und Vertrauen in die Schnittstelle ein. Heute ist GigE das wichtigste Interfa ce der Bildverarbeitung im industriellen Umfeld. Die Rivalen im Vergleich USB 3.0 steht in Konkurrenz zu verschiedenen Interfaces wie FireWire, Camera Link, Gigabit Ethernet und natürlich auch USB 2.0. Alle diese USB 3.0-Rivalen haben ihre Vorteile: Camera Link besticht vor allem durch Ein neues Interface in den Bildverarbeitungsmarkt einzuführen, braucht deutlich mehr Zeit als in Konsumentenanwendungen, denn nur neue Anforderungen an die Systeme, nur neue Design-ins liefern einen Anreiz, die bekannte Schnittstelle hinter sich zu lassen und sich auf neues Territorium zu begeben. Zudem ist jeder Hersteller eines Systems oder einer Anwensehr hohe Geschwindigkeiten, Gigabit Ether net durch außergewöhnlich lange Kabel, einfache Multi-Kamera-Setups. USB 2.0 überzeugt durch einen sehr günstigen Preis sowie universelle Verfügbarkeit von USB 2.0-Geräten und PCs sowie FireWire seinerzeit insbesondere durch Echtzeitund Plug-and-play-Fähigkeit. Da für Fire- Wire in Zukunft kaum noch Komponenten verfügbar sein werden, ist ein Ansteigen der Preise zu erwarten. Dies wird schließlich zu einer Verdrängung von FireWire vom Markt führen. Ein Blick auf USB 3.0 zeigt, dass diese Schnittstelle seine eigenen Qualitäten mit Vorteilen von verschiedenen Interfaces vereint: Sie schließt durch ihre Bandbreite eine Lücke zwischen Camera Link- und GigE-Schnittstelle in puncto erzielbarer Geschwindigkeit, überzeugt durch ihre gute Plug-and-play-Funktionalität, geringe CPU- Last und den zuverlässigen industriellen Standard. Des Weiteren kann USB 3.0 durch geringere Latenz- und Jitter-Zeiten, verschraubbare Steckverbindungen und dank Bulk-Transfer sehr zuverlässigem Datentransfer zwischen Host und Device und einem integrierten Daten-(Zwischen) Speicher für höchste Stabilität in industriellen Anwendungen punkten. Gerrit Hörentrup ist Communications Specialist bei der Basler AG in Ahrensburg 28 INDUSTRIELLE AUTOMATION 6/2015

02 Immer begehrter: innerhalb eines Jahres sind die Verkaufszahlen von USB 3.0-Kameras um mehr als das Doppelte gestiegen Besonders kritisch muss man USB 3.0 natürlich vor allem mit seinem nächsten Verwandten USB 2.0 vergleichen. Für USB 2.0 sprechen heute die geringen Kosten durch die Verwendung einer im Consumer Markt etablierten (Massen-)Schnittstelle, die universelle Verfügbarkeit von USB 2.0-Geräten und der geringere Strombedarf. Als Argument gegen USB 3.0 ist die bessere Verfügbarkeit von USB 2.0-Geräten und PCs mit USB 2.0-Anschluss jedoch mit der neuesten Computergeneration hinfällig: Aktuelle Hardware wird mit USB 3.0-Anschluss ausgeliefert. Von einer flächendeckenden Verbreitung von USB 3.0-Anschlüssen in den nächsten Jahren ist auszugehen, was auch die Preise der USB 3.0-Komponenten positiv beeinflussen wird. USB 2.0 hingegen wird langsam auch vom Consumer Markt verschwinden, was sich negativ auf die Preise von USB 2.0-Komponenten auswirken wird. USB 3.0 aus heutiger Sicht Gerade im Zusammenhang mit CMOS- Sensoren der neuesten Generation wie die Sony Pregius Serie oder der Python-Sensoren von ON Semiconductor rückt USB 3.0 als zukunftsfähige Schnittstelle immer weiter in den Vordergrund. Durch den höheren Strombedarf der neuen Generation von Sensoren ist eine Integration in USB 2.0-Kameras nicht möglich. Die USB 3.0-Schnittstelle ist für diese neuen Sensorgenerationen sehr gut abgestimmt und macht es durch die Architektur und Bandbreite möglich, alle Vorteile der neuen Technologien voll auszuspielen. Vergleicht man die Einführung der USB 3.0- mit der der GigE-Schnittstelle, zeigt sich ein ähnlicher Anstieg in den Verkäufen. Eine interne Studie zeigt außerdem: Das Interesse an USB 3.0 und das Vertrauen in die Schnittstelle wächst. Das Hauptinteresse gilt jedoch nach wie vor der GigE- Schnittstelle: Rund 50 % der Kunden interessieren sich für GigE, gefolgt von 20 % für 03 Die Prognose zeigt: Während zukünftig Camera Link-Interfaces hinten liegen, werden in den kommenden Jahren USB 3.0 und GigE- Interfaces die vorderen Ränge belegen USB 3.0, 15 % für CameraLink und nur noch 5 % für FireWire. Das wachsende Interesse zeigt sich nicht nur, aber insbesondere auch bei Kameras mit den CMOS-Sensoren der neuesten Generation. Hier werden bereits 50 % mit USB 3.0-Schnittstelle verkauft. Insgesamt sind heute bereits 10 % der verkauften Kameras mit einer USB 3.0-Schnittstelle ausgestattet – in 2014 waren es noch 4 %. Ein Blick in die Zukunft Natürlich gilt auch für USB 3.0 wie für jedes neue Interface: Ein Wechsel macht für einen Kunden nur Sinn, wenn er den Mehrwert auch nutzen kann. Die internen Zahlen zeigen jedoch, dass USB 3.0 auf einem Erfolgskurs ist: Der Umsatz mit USB 3.0-Kameras hat sich von 2014 auf 2015 um 115 % erhöht. Verfolgt man diese Entwicklung weiter, wird der Anteil von USB 3.0 weiter wachsen. Wir glauben, dass USB 3.0 zusammen mit GigE in den nächsten Jahren die Vorherrschaft der Interfaces übernehmen wird. Dabei wird GigE mit rund 45 % weiterhin an der Spitze bleiben, USB 3.0 mit rund 30 % jedoch deutlich aufschließen und so die Lücke zwischen Camera Link- und dem GigE-Interface schließen. www.baslerweb.com