介面與標準

適用於您視覺系統的 CoaXPress 2.0

CoaXPress 和 CXP 的縮寫,代表「同軸電纜」。雖然在 CRT 電視的時代就已存在,但在 2000 年代末針對影像處理進行最佳化。2011 年正式發布 CXP 介面標準,當時的高傳輸速度就已經令人印象深刻;而 CoaXPress 2.0 是該標準的進一步發展,速度更快。

白皮書

CoaXPress 2.0 適用於要求嚴苛的機器視覺應用

在我們的白皮書中回答了以下問題:

  • CXP 1.0/1.1 與 CXP 2.0 標準有什麼區別?

  • 如何建置典型的 CoaXPress 2.0 影像處理系統?

  • CoaXPress 何時會適用於我的應用?

CoaXPress 2.0 及其特殊功能 

與先前版本相比, CoaXPress 2.0 在線材上更為節約:過去需使用數條線材,新標準則是透過單條同軸電纜運作。資料和電源都透過單一線材傳輸,單通道每秒傳輸率高達 12.5 Gbit。因此 CXP 成為市面上傳輸速度最高的介面。

如果您決定使用 CoaXPress ,就需要升級電腦。雖然 GigE 或 USB 3.0 等其他介面已經是標準 PC 的一部分,但 CoaXPress 需要額外的介面卡影像擷取卡。這是將資料從相機傳輸到影像處理系統的唯一方法。但是,使用影像擷取卡或擷取卡並不一定對您不利:因為有了中間執行裝置,可減輕電腦 CPU 的負荷,因此可以將其計算能力集中在其他領域。

介面使用 CoaXPress 的優勢 

雖然額外使用影像擷取卡或擷取器會帶來額外的費用,但 CXP 介面帶來的好處,仍然具有一些決定性的優勢:  

  • 線材長度: GigE 和 USB 3.0 的線材長度限制為 10 公尺,而 CoaXPress 2.0 則可長達 40 到 100 公尺。   

  • 價格優勢:由於 CXP 只需要單一線材即可進行資料傳輸和電源供應,因此可以節省額外費用。此外,其線材屬於新標準,通常很容易獲取。因此,以每 MB 計算的話,CXP 可說是成本最低的介面。

  • 同步:使用 CoaXPress 2.0,可將多台相機同時連接到電腦,並輕鬆彼此同步。也就是說,可用以記錄輸送帶上的移動物體。

  • 速度:CXP 以每秒 12 Gbit 的速度,立下介面資料傳輸的新標準;如果同時使用影像擷取卡,電腦的速度也會有所提升。  

  • 相容性:該介面支援 GeniCam 標準,同時確保相機、介面和軟體的連線穩定。  

  • 設定簡單:只需使用一條線材來連接到電腦。因此,只需要安裝並連接三個組件。

哪些應用領域受惠於 CoaXPress?

CoaXPress 的典型應用:自動光學檢測
CoaXPress 的典型應用:自動光學檢測

與其他標準相比,CoaXPress 介面的一個主要優勢是高資料速率。此外,相機和電腦之間可以溝通的距離越大,對於許多應用程式來說都更有價值,更可應用於非常複雜的影像處理解決方案。特別是在半導體產業,CoaXPress 非常受歡迎。例如,在 3D AOI 系統(自動光學檢測)中,必須以高解析度產生大量資料,且不會造成顯著延遲。該介面也普遍應用於其他領域,例如印刷檢查、食品檢查、交通技術( ITS )或醫藥。

介面比較 - CoaXPress vs. USB/GigE

CoaXPress 標準總是需要搭配適合的介面卡,以將資料傳到電腦中。
CoaXPress 標準總是需要搭配適合的介面卡,以將資料傳到電腦中。

直接比較 USB 和 GigE 介面,可以看出 CXP 介面的特殊功能。

USB 3.0 介面已成為工業影像處理的可靠選擇。USB3 Vision 標準即使用該介面,在大眾市場的接受度也持續提升。因此所有筆記型電腦、個人電腦、平板電腦和智慧型手機,現在大都有 USB 3.0 介面。

自 2006 年以來, Gigabit 乙太網路( GigE )一直是工業影像處理的既定標準。若從已安裝的應用數量來看, GigE 是目前使用最廣泛的工業數位相機介面技術。

與 USB 或 GigE 不同的是,CoaXPress 介面尚未整合到標準 PC 中。因此,USB 3.0 和 GigE 和 CoaXPress 不同的優點是,無需將影像擷取卡整合到 PC 中。但是在 CoaXPress 介面上額外使用影像擷取卡,可以快速收回成本;因為 CXP 以其高資料速率傳輸影像資料時,影像擷取卡可減低 PC CPU 的負載。

轉換到 CoaXPress 2.0

線材長度受線材品質與類別的影響。
線材長度受線材品質與類別的影響。

如果您想將系統從舊版本升級到 CoaXPress 2.0,無需更換所有元件;新標準與 CXP 最初版本相容,因此混合世代的系統仍可正常運作;然而新的產品功能將無法使用。因此從長遠來看,完全轉換到新系統仍是值得的。  

若從其他介面改用 CoaXPress 2.0,應該檢查幾個要素:  

  • 相機和電腦是否相容於新線材,以及相關的高資料傳輸率、解析度?

  • 是否可以透過 Power-over-Coax 供電?

  • 軟體和驅動程式是否需要更新?  

介面卡和影像擷取卡有什麼不同?

透過影像擷取卡控制視覺系統

‌影像擷取卡

「影像擷取卡」一詞起源於類比視訊訊號必須先以 PC 進行數位化的時代。如今,相機感光元件輸出的已經是數位影像,並以數位形式傳輸到 PC。因此影像擷取卡僅提供數位介面 (GigE、USB、Camera Link、CoaXPress) 並暫時儲存影像資料。某些影像擷取卡也可以對資料執行預處理,例如 binning 或縮放。資料透過直接記憶體存取 (DMA) 直接寫入主記憶體,無需經過 PC 處理器,大幅減少 CPU 負載。影像擷取卡的影像資料通常透過影像處理專用軟體 (例如 Halcon) 或標準化介面 (例如 GenICam) 進行存取。影像擷取卡系統的所需配置心力和成本相對較高,但在需要進行資料預處理的應用中是值得的。

CXP-12 介面卡

介面卡

相對於影像擷取卡,介面卡本身相當簡單。它完全不需要預處理,而是只接受來自連線相機的影像資料,並將其直接存儲在工作記憶體中。同樣的,也會透過 DMA 來繞過 CPU,以減少 CPU 的負載。因為不在介面卡上進行影像處理,與影像擷取卡相比其成本和配置心力較低。

介面卡 vs 影像擷取卡

功能

介面卡

‌影像擷取卡

影像資料預處理 (例如縮放)

以 DMA 降低 CPU 負載

標準驅動程式/介面 (如 GenICam)

多數有

影像處理軟體介面 (例如 Halcon)

多數有

安裝與配置的投入心力

成本

結論:自 CoaXPress 2.0 受惠 

長距離高速傳輸大量資料:用於工業影像處理的 CoaXPress 2.0 標準可做到這點。該電腦視覺介面的設計目的,就是要取代廣泛使用的 Camera Link 標準,另外也需要對應的電腦介面卡。然而考慮到大量資料的傳輸,這並不是缺點;因為有了這張電腦介面卡,電腦 CPU 即可不受資料傳輸拖累,可完全用於影像處理應用,且額外的預處理也可在此卡上進行。

我們的 CoaXPress 2.0 產品

使用我們的視覺系統選配工具,來構建完整的 GigE 視覺系統。

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