비전 시스템을 위한 CoaXPress 2.0
CoaXPress와 CXP라는 약어는 동축 케이블(coaxial cable)을 의미합니다. 이 용어들은 이미 CRT 텔레비전 시절부터 사용되어 왔지만, 2000년대 후반에 이미지 처리에 맞춰 최적화되었습니다. 2011년에 CXP 인터페이스가 공식적으로 표준으로 발표되었고, 당시에도 빠른 전송 속도로 주목을 받았습니다. 이후 이 표준을 더욱 개선한 CoaXPress 2.0이 개발되면서 더욱 향상된 전송 속도를 제공하게 되었습니다.
고성능 머신 비전 어플리케이션을 위한 CoaXPress 2.0
이 백서에서는 다음과 같은 질문에 대한 답을 제공합니다.
CXP 1.0/1.1과 CXP 2.0 표준의 차이점은 무엇입니까?
기존 CoaXPress 2.0 이미지 처리 시스템은 어떻게 구성되어 있습니까?
CoaXPress가 내 애플리케이션에 적합한 시점은 언제인가요?
CoaXPress 2.0의 특징
CoaXPress 2.0은 이전 버전과 비교해 케이블 수를 줄였습니다. 과거에는 여러 개의 케이블이 필요했지만, 새로운 표준에서는 하나의 동축 케이블만으로 모든 것이 처리됩니다. 이 케이블을 통해 데이터와 전력을 동시에 전송하며, 채널당 최대 12.5 Gbit/s의 놀라운 속도를 지원합니다. 덕분에 CXP는 현재 시장에서 가장 빠른 전송 속도를 자랑하는 인터페이스로 자리 잡고 있습니다.
CoaXPress를 사용하기로 결정했다면 PC 업그레이드가 필요합니다. GigE나 USB 3.0과 같은 다른 인터페이스는 이미 표준 PC에 포함되어 있지만 CoaXPress를 사용하려면 추가 인터페이스 카드 또는 프레임 그래버가 필요합니다. 이러한 추가 구성 요소가 있어야만 카메라에서 이미지 처리 시스템으로 데이터를 전송할 수 있습니다. 하지만 이미지 획득 카드나 프레임 그래버를 사용하는 것이 단점만은 아닙니다. 이 장치가 PC의 CPU 부하를 줄여주어, 컴퓨터가 다른 작업에 더 많은 처리 능력을 집중할 수 있게 해줍니다.
CoaXPress가 인터페이스로서 제공하는 이점
이미지 획득 카드나 프레임 그래버 추가 사용으로 비용이 증가할 수 있지만, CXP 인터페이스는 몇 가지 중요한 이점으로 여전히 높은 평가를 받습니다.
케이블 길이: GigE와 USB 3.0에서는 최대 10m 길이의 케이블만 사용할 수 있지만, CoaXPress 2.0에서는 40~100m의 케이블 길이를 지원합니다.
가격적 이점: CXP는 단일 케이블만으로 데이터 전송 및 전원 공급이 가능하기 때문에 추가 비용을 절약할 수 있습니다. 또한 CXP는 최신 표준이기 때문에 호환 가능한 케이블을 쉽게 구할 수 있습니다. 따라서 CXP는 메가바이트당 비용이 가장 낮은 인터페이스라는 평가를 받습니다.
동기화: CoaXPress 2.0을 사용하면 여러 대의 카메라를 컴퓨터 1대에 연결하여 쉽게 동기화할 수 있습니다. 따라서 컨베이어 벨트 위의 움직이는 오브젝트도 녹화할 수 있습니다.
속도: 초당 12Gbit의 속도를 자랑하는 CXP는 인터페이스로서 데이터 전송의 새로운 기준을 제시합니다. 프레임 그래버로 작업하는 경우 컴퓨터 속도도 향상될 수 있습니다.
호환성: CXP 인터페이스는 카메라, 인터페이스 및 소프트웨어 사이의 연결을 보장하는 GeniCam 표준을 지원합니다.
간단한 설정: 컴퓨터에 연결해야 할 케이블은 하나뿐입니다. 이 케이블 하나로 세 개의 구성 요소만 설치하고 연결할 수 있습니다.
CoaXPress를 유용하게 활용할 수 있는 어플리케이션 분야는 무엇인가요?
CoaXPress 인터페이스의 가장 큰 장점 중 하나는 다른 표준에 비해 높은 데이터 전송 속도입니다. 또한, 카메라와 PC 사이의 더 긴 거리를 연결할 수 있다는 점도 많은 어플리케이션에서 중요한 이점입니다. 이로 인해 고도의 이미지 처리 솔루션에도 적합합니다. CoaXPress는 특히 반도체 산업에서 매우 각광 받고 있습니다. 예를 들어 3D AOI 시스템(자동 광학 검사)에서는 대용량의 고해상도 데이터를 지연 없이 처리해야 하는데, CoaXPress가 이를 가능하게 합니다. 이 외에도 인쇄 검사, 식품 검사, 교통 기술(ITS), 의료 분야 등에서도 CoaXPress가 널리 사용되고 있습니다.
인터페이스 비교: CoaXPress vs. USB/GigE
CXP 인터페이스의 특징은 USB 및 GigE 인터페이스와 비교를 통해 더욱 분명하게 확인할 수 있습니다.
USB 3.0 인터페이스는 산업용 이미지 처리에서 신뢰할 수 있는 선택으로 자리 잡았습니다. 이를 기반으로 한 USB3 Vision 표준은 점점 더 많은 대중 시장에서 수용되고 있습니다. 현재 모든 노트북, PC, 태블릿, 스마트폰에는 USB 3.0 인터페이스가 기본적으로 탑재되어 있습니다.
기가빗 이더넷(GigE)은 2006년부터 산업용 이미지 처리 분야의 대표적인 표준으로 자리잡았습니다. 설치된 어플리케이션 수를 기준으로 GigE는 현재 산업용 디지털 카메라에 가장 널리 사용되는 인터페이스 기술입니다.
USB나 GigE와 달리 CoaXPress 인터페이스는 표준 PC에 기본 탑재되어 있지 않습니다. 따라서 USB 3.0과 GigE는 CoaXPress와 달리 프레임 그래버 카드를 추가할 필요가 없다는 장점이 있습니다. 하지만 CoaXPress 인터페이스에서 프레임 그래버를 추가로 사용하는 것은 빠르게 그 가치를 입증할 수 있습니다. 고속 데이터 전송 시 PC의 CPU 부담을 줄여 더 효율적인 처리가 가능하기 때문입니다.'
CoaXPress 2.0으로의 전환
시스템을 이전 버전에서 CoaXPress 2.0으로 업그레이드하려는 경우 모든 구성 요소를 교체할 필요는 없습니다. 최신 CoaXPress 2.0 표준은 최초 CXP 버전과 호환 가능하기 때문에 시스템에서 두 가지 버전을 혼합해서 사용할 수 있습니다. 하지만 이로 인해 최신 제품 기능이 지원되지 않는 경우가 있을 수 있기 때문에 장기적으로는 반드시 CoaXPress 2.0로 완전히 전환하는 것이 바람직합니다.
다른 인터페이스에서 CoaXPress 2.0으로 전환하는 경우에는 다음과 같이 몇 가지 요소를 확인해야 합니다.
카메라와 컴퓨터가 새로운 케이블과 호환 가능하며 높은 데이터 속도 및 해상도를 적절히 지원하나요?
Power-over-Coax를 통한 전원 공급이 가능한가요?
소프트웨어와 드라이버를 업데이트해야 하나요?
인터페이스 카드와 프레임 그래버의 차이점은 무엇인가요?
프레임 그래버
"프레임 그래버"라는 용어는 아날로그 영상 신호를 PC에서 디지털화해야 했던 시기에 유래되었습니다. 현재는 카메라 센서에서 영상이 이미 디지털화된 상태로 PC에 전송됩니다. 따라서 프레임 그래버는 디지털 인터페이스(GigE, USB, Camera Link, CoaXPress)를 제공하고 이미지 데이터를 임시로 저장하는 역할을 주로 합니다. 일부 프레임 그래버는 데이터 전처리(예: 비닝(Binning) 또는 스케일링) 작업을 수행할 수도 있습니다. 이 데이터는 PC의 프로세서를 거치지 않고 직접 메모리 액세스(DMA)를 통해 주 메모리에 직접 기록되기 때문에 CPU의 부하를 크게 줄일 수 있습니다. 프레임 그래버의 이미지 데이터는 Halcon과 같은 이미지 처리 소프트웨어 또는 GenICam과 같은 표준화된 인터페이스를 통해 액세스됩니다. 프레임 그래버 시스템은 설정 작업이 복잡하고 초기 비용이 다소 높지만, 데이터 전처리가 요구되는 어플리케이션에서는 매우 효과적인 솔루션으로 평가받고 있습니다.
인터페이스 카드
인터페이스 카드의 작동 방식은 프레임 그래버에 비해 상당히 간단합니다. 인터페이스 카드는 전처리 작업을 전혀 하지 않고 카메라에서 받은 이미지 데이터를 그대로 작업 메모리에 저장하는 역할만 수행합니다. 이 과정에서도 DMA를 통해 CPU를 거치지 않으므로 CPU의 부하를 줄입니다. 인터페이스 카드에서 이미지 처리 작업이 수행되지 않기 때문에 프레임 그래버에 비해 비용이 낮고 설정 작업도 간편합니다.
인터페이스 카드와 프레임 그래버 비교
기능 | Interface card | 프레임 그래버 |
|---|---|---|
이미지 데이터 전처리(예: 크기 조정) | 아니요 | 예 |
DMA를 통한 CPU 부하 완화 | 예 | 예 |
표준 드라이버/인터페이스(예: GenICam) | 예 | 대부분 |
이미지 처리 소프트웨어 인터페이스(예: Halcon) | 예 | 대부분 |
설치 및 구성 작업 | 적음 | 보통 |
비용 | 적음 | 보통 |
결론: CoaXPress 2.0의 이점
대량의 데이터를 고속으로 장거리 전송할 수 있는 CoaXPress 2.0 표준은 산업용 이미지 처리에 최적화된 강력한 솔루션입니다. Camera Link 표준의 후속으로 설계된 이 인터페이스는 PC에 전용 인터페이스 카드를 요구합니다. 하지만 대량의 데이터 전송을 고려하면 이는 단점이 아니라 오히려 장점이 됩니다. 데이터 전송으로 인해 PC의 CPU가 부담을 받지 않고, 이미지 처리 어플리케이션에 전적으로 사용할 수 있으며, 추가적인 전처리 작업도 이 카드에서 처리할 수 있기 때문입니다.
Basler의 CoaXPress 2.0 제품
Basler의 비전 시스템 구성 어드바이저를 통해 완벽한 GigE 비전 시스템을 구축하세요.
