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머신 비전 시스템은 2차 전지, 디스플레이, 반도체, 스마트 팩토리 등 수많은 어플리케이션에 사용되어지고 있습니다. 머신 비전 시스템에서 가장 중요한 부품인 카메라는 빠른 속도로 발전하고 있으며 고객 여러분의 어플리케이션에 적합한 카메라 사양을 선정하는 것은 굉장히 중요합니다. 화인스텍에서 진행하는 첫 번째 웨비나는 "어플리케이션에 적합한 머신 비전 카메라 선정 방법" 이란 주제로 카메라 선정에 필요한 카메라 해상도 / 프레임레이트 / 인터페이스 등에 대해서 알기 쉽게 설명 드리고 이를 통해 고객 여러분께서 더 좋은 비전 시스템을 구성하실 수 있도록 돕고자 합니다. 9월, 10월에도 머신비전 기초에 관련된 웨비나를 진행할 예정이니 많은 분들의 관심과 참여 부탁드립니다. 발표 자료 요청 링크 : https://naver.me/5T3xJAD9
2023.06.15Xscale 픽셀 크기, 감도 및 해상도 요건을 모두 충족시킬 수 있는 서브 픽셀 크기 조정 CMOS 센서 기술은 다양한 픽셀 크기와 해상도로 제공되고 있습니다. 그러나 머신 비전 설계자가 특정 애플리케이션에 적합한 카메라를 찾는 것은 말처럼 쉽지 않습니다. 구형 카메라를 새로운 카메라로 교체해야 하는 경우, 새 카메라의 픽셀 크기가 달라져 해상도를 변경하거나 기존 시스템의 FOV를 변경해야 할 수 있습니다. 또는 2x2 또는 4x4 비닝에 필요한 만큼의 해상도를 희생하지 않으면서 픽셀을 결합하여 감도를 높이고 싶을 수 있습니다. 또는 단순히 비닝을 사용하여 컬러 카메라의 감도를 높이고 싶지만 선호하는 카메라가 컬러 비닝을 지원하지 않을 수도 있습니다. JAI의 Xscale을 통해 이런 문제를 해결할 수 있습니다. Xscale의 특장점 Xscale을 사용하면 기존 비닝보다 훨씬 유연하게 픽셀 크기, 해상도, 감도 및 신호대 노이즈 비율을 조정할 수 있습니다. 기존의 비닝은 2x1, 2x2, 4x4 등과 같이 "전체" 픽셀의 조합으로 제한되었습니다. 반면 Xscale은 부동 소수점 수를 사용하여 픽셀의 일부분을 전체 픽셀과 결합하여 정확히 필요한 크기의 "가상" 픽셀을 생성할 수 있습니다. Xscale은 다음의 기능을 지원합니다. ● 합산을 사용하여 더 높은 감도의 픽셀 생성 ● 평균화를 사용하여 더 뛰어난 신호 대 노이즈 비율(SNR)의 픽셀 생성 ● 필요한 픽셀 크기와 해상도/FOV를 모두 일치시키기 위한 ROI와 크기 조정 결합 ● 흑백, Bayer 또는 RGB 픽셀 형식의 크기 조정 가능 독립적인 H & V 크기 조정 Xscale은 픽셀 크기 재조정을 위한 뛰어난 유연성을 제공합니다. 오늘날 대부분의 CMOS 센서에는 정사각형 픽셀이 장착되어 있지만 특정 프로젝트에 직사각형 픽셀이 필요한 경우가 발생할 수 있습니다. 이를 위해서는 픽셀을 직사각형 픽셀이 장착된 구형 카메라의 형식에 맞추거나 1x2 또는 2x1과 같은 비대칭 비닝 구성에 맞춰야 할 수 있습니다. Xscale은 목표로 하는 픽셀 크기와 모양에 맞출 수 있도록 수평 및 수직 방향으로의 다양한 크기 조정을 지원합니다. 최대 16:1 크기 조정 비닝은 일반적으로 크기가 2배 또는 때로는 4배로 제한되지만 Xscale은 센서의 기본 픽셀 크기의 최대 16배까지 크기 조정을 지원합니다. 40µm 픽셀의 집광 기능이 필요하신가요? Xscale의 16:1 크기 조정 범위를 사용하면 가능합니다. JAI의 Xscale 카메라 Xscale 기능은 Sony Pregius S CMOS 센서가 탑재된 JAI Go-X 시리즈 카메라에 표준 기능으로 탑재되어 있습니다. Xscale 기능이 포함된 모델은 현재 CoaXPress 인터페이스가 탑재된 12개 모델과 1000BASE-T GigE Vision 인터페이스가 탑재된 12개 모델입니다. Pregius S 센서, 5GBASE-T GigE Vision 인터페이스 및 Xscale 기능이 탑재된 12개의 추가 Go-X 모델은 2022년 4분기에 출시될 예정입니다. Xscale이 탑재된 카메라는 5.1~24.5 메가픽셀의 기본 해상도를 제공합니다. 기본 픽셀 크기는 2.74μm입니다. 자세한 내용은 Go-X 시리즈 페이지(www.jai.com/kr/go-x-series)를 참조하시기 바랍니다.
2022.07.19코엑스프레스 인터페이스 제대로 사용하는 방법 머신비전 카메라 CoaXPress 인터페이스란? 이 표준은 2008년 11월 처음 선보였으며, 2009년 초에 6개 회사인 Adimec, Eqcology, Active Silicon, AVAL DATA, NED 및 Components Express로 구성된 산업 기업의 표준 협회가 구성되었습니다. 2009년 이 협회는 비전 상을 수상하면서 JIIA에서 CoaXPress를 공식 표준으로 채택하였고, 2010년 12월에 첫 버전 1.0이 출시되었습니다. CoaXPress 표준 1.0, 1.1의 경우 6.25Gbit/s (CXP-6)를 지원하며, 2019년 출시한 CoaXPRess 표준 2.0에서는 12.5Gbit/s(CXP-12)를 지원합니다. CoaXPress 인터페이스는 머신 비전, 의료 이미징, 생명 과학, 방송, 국방, 스포츠 등과 같은 전문, 산업용 이미징 어플리케이션에서 고속 이미징을 위한 인터페이스 표준으로 자리 잡았습니다. 2021년 1월 CoaxPress 2.1이 JIIA에 표준으로 지정되었으며, 몇 가지 기능이 개선되었습니다. CoaXPress 인터페이스의 장점? CoaXPress 4개의 케이블에 CXP-12를 연결할 경우 최대 전송속도는 50Gbps 또는 5GByte/s 이기 때문에 12메가 10bit 이미지를 기준으로 300fps으로 전송받을 수 있으며, 8bit 16K 라인스캔 센서는 30KHz/s의 속도로 전송받을 수 있습니다. CXP 버전에 따른 최대 데이터 전송량(1lane 기준) 기존에 많이 사용 중인 Camera Link, USB 인터페이스의 케이블 길이에 대한 아쉬움을 덜어낼 수 있습니다. 데이터 전송 속도에 따른 케이블 사용 길이 CoaXPress를 사용해 고해상도 이미지를 분산처리하는 방법 CoaXPress 인터페이스의 가장 큰 장점인 고해상도 이미지를 빠르게 전송할 수 있다는 것입니다. 하지만 PC 1대에서 50메가 이상의 고해상도 이미지를 빠르게 처리하기 어렵습니다. 원활히 검사하기 위해서는 여러 대의 PC가 필요한데 그 문제를 해결하기 위해 Data Forwarding 기술이 등장했습니다. 카메라 Data Forwarding 방법 (예시 : Euresys Coaxlink G3 DF) Euresys의 Coaxlink Quad G3 DF Frame Grabber를 사용할 경우 고해상도 이미지를 순식간에 여러 PC로 전송할 수 있기 때문에 PC마다 각각 다른 검사를 실행해 PC의 부하를 줄여 빠른 검사가 가능하게 됩니다. CoaXPress 단일 케이블로 할 수 있는 4가지 기능 CoaXPress 인터페이스는 많이 알려진 동축 케이블 입니다. 한 가닥의 동축케이블은 아래 4가지 기능을 동시에 할 수 있습니다. 이미지 데이터 수신 카메라 컨트롤 전원 소프트웨어 트리거 CoaXPress 인터페이스의 장점 CoaXPress 인터페이스 커넥터의 종류 CoaXPress 인터페이스의 대표적이 커넥터는 3가지 입니다. BNC Micro BNC DIN 1.0/2.3 CXP-6 버전까지는 DIN 1.0/2.3 커넥터가 많이 사용되었으나, 내부 구조상 접촉 불량 사례가 많아지면서 전송량이 높은 CXP-12 버전부터는 Micro-BNC 커넥터를 사용하게 되었습니다. CoaXPress 인터페이스 커넥터의 종류 CoaXPress를 더 안전하고 더 빠르게 사용하는 방법은 광통신 SFP+ CoaXPress는 구리선으로 데이터를 전송합니다. 물리적으로 케이블 길이의 한계와 데이터 송신의 한계가 분명 존재합니다. 이 한계를 극복하기 위해 CoaXPress 인터페이스에 광 통신 케이블을 접목한 SFP+ 인터페이스가 새롭게 출시되었습니다. 프로토콜은 CoaXPress를 기본으로 사용하기 때문에 전송 방식만 광 통신으로 변경된 인터페이스 입니다. SFP+는 광 통신 케이블의 장점은 아래와 같습니다. CoaXPress SFP+ 인터페이스의 장점과 단점 장점 케이블의 길이는 40Km로 매우 깁니다. 광 섬유 1개당 최대 25Gbs의 대역폭을 가집니다. 전기 노이즈의 영향을 받지 않습니다. 구리선보다 가볍기 때문에 항공기와 같이 무게가 중요한 어플리케이션에 유리합니다. 단점 빛으로 전기를 보낼 수 없기 때문에 카메라 전원은 별도로 지원해야 합니다. CoaXPress 인터페이스 광케이블(SFP+)의 장점 머신비전 카메라 인터페이스의 발전 머신비전 카메라 인터페이스의 선택은 장비를 구성함에 있어서 매우 중요합니다. 머신비전 장비는 더 높은 검사 정도와 더 빠른 검사를 하기 위해 진화합니다. 그렇기 때문에 이미지 센서 또한 더 높은 해상도와 더 빠른 속도로 발전해 왔으며, 넓은 대역폭의 데이터를 안정적으로 전송하기 위해 새로운 인터페이스를 머신비전 시스템에 도입하게 되었습니다. 인터페이스 별 비교 그래프
2022.07.19카메라 센서의 크기 이번에는 지난번 포스팅에 이어 머신비전 카메라의 센서사이즈(Sensor Size)에 대해 이야기할 텐데요 DSLR 을 전문적으로 사용하시는 분도 계시고 저희 업계 종사하시는 분도 계시겠지만 센서 사이즈는 단순한 계산에 의해 만들어지게 됩니다. 여기서는 DSLR 용 센서는 언급하지 않고 머신비전용으로 대체적으로 많이 사용되는 센서사이즈(Sensor Size) 에 대해 언급하겠습니다. 우선 그림을 보시죠! <그림 1> Sensor Size 위 이미지는 Area Camera Sensor를 단순하게 표현한 그림입니다. 휴대전화로 촬영하든 DSLR로 촬영하든 촬여한 모든 이미지는 확대하면 <그림 1>과 같이 바둑판 형식으로 되어 있습니다. 설명을 위해 일본 Sentech 사의 STC-SB1242POE 모델의 설명서를 한번 보겠습니다. <그림2> 참고 사양서 (출처: www.sentech.co.jp) Active Picture Elements.. 해상도를 어렵게 써놨네요. Cell Size = 그림에서 Pixel Size와 같은 이야기입니다. 센서 사이즈(H) = 해상도(H) × 셀 사이즈(H) 센서 사이즈(V) = 해상도(V) × 셀 사이즈(V) 가로는 가로끼리 세로는 세로끼리 끼리끼리 곱하시면 됩니다. 결과값은 가로(H) : 7,400um => 7.4mm 세로(V) : 5,550um => 5.55mm 센서사이즈(Sensor Size) 계산법 참 쉽죠? 아래 그림은 머신비전에서 일반적으로 사용되는 Area Sensor의 가로, 세로, 대각선 사이즈입니다. 아래 표는 일반적인 C-mount에서 사용할 수 있는 사이즈로 카메라 제조사마다 조금씩 차이가 있습니다. 참고용으로 알고 계시면 좋을 것 같습니다. <그림 3> Area Sensor Size 여기서 잠깐! 1"(인치) 는 일반적으로 25.4mm 인데 센서에선 기준이 다르네요? "카메라 센서에서 인치사이즈는 1950년대 진공관으로 카메라 센서가 만들어지던 시절 센서를 보관하는 케이스이 사이즈에서 사직되었는데 아직도 그 기준으로 표기되어 집니다." 어디선가 들은 이야기 그래서 표기되는 인치보다 센서의 대각선이 더 짧습니다. 불편하게시리 그리고 명확히 설명을 해주는 곳도 없죠 그냥 그러려니 하고 넘어가는 것이 좋습니다. 센서사이즈(Sensor Size), 실제 대각선 길이 공식은 쉽지만 귀찮죠 그래서 엑셀을 준비해 놓았습니다. 첨부파일을 통해 잘 활용하세요!! 그럼 이야기 한 김에 Line Sensor Size를 겉햝기 식으로 알아보겠습니다. 라인스캔 카메라는 스캐너라고 보시면 됩니다. 해상도를 이야기 할 때도 조금 다른데요. 영역 스캔 카메라는 5메가, 12메가, 16메가 이렇게 부르지만 라인 스캔 카메라는 2K, 4K, 12K, 16K 이렇게 부르죠 1K = 1,024px로 앞에 숫자를 곱하시면 센서 총 픽셀개수가 됩니다. 세로는 스캐너라고 말씀드렸듯 1line~4line 이 일반적이고 세로가 긴 것은 256line (TDI Sensor)까지도 있습니다. Roll to Roll 처럼 흐르는 물체를 멈추지 않고 촬영할 때 많이 쓰입니다. <그림 4> Line Sensor Size 계산법은 동일합니다. 가로는 가로끼리, 세로는 세로끼리 곱하시면 되고 센서 길이에 맞게 렌즈를 선정하시면 되겠습니다. 라인 스캔 카메라는 나중에 더 자세히 다루기로 하고 이번 포스팅은 마치겠습니다.
2022.03.17