비전 솔루션은 제조업, 품질 관리, 자동화 등

다양한 산업 분야에서 시스템의 정확성과 효율성을 크게 향상시키는데 중요한 역할을 합니다.

산업의 환경 및 목적을 충족시키는 비전 시스템이 제대로 작동하려면 각 구성 요소 간의 데이터 전송이 매우 중요합니다.

고속으로 이미지를 취득하고 분석하기 위해서는,

카메라로 촬영한 이미지 데이터가 프레임그래버로 빠르고 정확하게 전달되어야 합니다.

이러한 과정에서 인터페이스(Interface)는 데이터를 안정적으로 전송되도록 하며,

최적으로 구성된 시스템의 높은 속도와 정확성을 유지할 수 있게 해주는 핵심 역할을 합니다.

머신비전에서 주로 사용되는 인터페이스로는 USB3 Vision, GigE Vision, Camera Link, CoaXPress등이 있습니다.

이번 포스팅에서는 인터페이스의 기본적인 개념부터 시작하여

각 인터페이스의 역할과 종류, 그리고 그 중요성에 대해 알아보도록 하겠습니다. 

인터페이스의 역할

인터페이스는 카메라와 프레임그래버 사이에서

안정적이고 빠르게 데이터를 전송하는 핵심적인 역할을 수행합니다.

데이터 전송 속도, 대역폭, 전송 거리, 안정성 등

각 프로젝트의 요구 사항에 따라 적절한 인터페이스를 선정하는 것이 중요합니다.

카메라 / 인터페이스 / 프레임그래버의 관계

위의 그림과 같이 프레임그래버, 인터페이스, 그리고 카메라는 머신비전 시스템에서 상호 연관되어 작동합니다.

카메라는 이미지를 캡처하여 아날로그 또는 디지털 신호를 생성하고,

프레임그래버는 이를 디지털 이미지로 변환해 컴퓨터로 전송합니다.

인터페이스는 이 데이터 전송 경로를 제공하며, 속도와 신뢰성을 보장해 시스템의 성능과 효율성을 극대화합니다.

인터페이스의 특징

인터페이스의 종류

머신비전에서 사용되는 주요 인터페이스로는 USB3 Vision, GigE Vision, Camera Link, CoaXPress

등이 있으며, 각각의 특징, 대역폭, 속도 차이 등을 살펴보겠습니다.

*인터페이스 별 속도 및 케이블 길이 변화 그래프

USB3 Vision : USB 3.0을 기반으로 한 인터페이스

USB3 Vision 인터페이스는 USB 3.0을 기반으로 하며, 설치가 간편하고 비용이 저렴하며,

일반적으로 3M~5M의 케이블 길이를 지원합니다.

대역폭은 최대 5 Gbps이며, 실제 데이터 전송 속도는 약 400 MB/s 입니다.

또한 다양한 USB 장치와의 호환성 덕분에 시스템 통합이 용이하고, 고속 데이터 전송을 지원하는 데 적합합니다.

GigE Vision : 기가비트 이더넷을 기반으로 한 인터페이스

GigE Vision 인터페이스는 데이터 전송 속도와 거리 측면에서 매우 유리하며,

고해상도 이미지를 안정적으로 전송할 수 있습니다.

최대 100미터 거리까지 데이터를 전송할 수 있으며, 중간에 스위치나 리피터를 사용하면 더 긴 거리로 확장할 수 있습니다.

가격이 저렴하고 시스템 구성은 표준 네트워크 장비를 통해 유연하게 할 수 있어,

여러 대의 카메라를 쉽게 연결해 다중 카메라 시스템을 구축할 수 있습니다.

검사 환경과 요구 사항에 맞춰 GigE, 5GigE, 10GigE 중 적절한 버전을 선택하는 것이 중요합니다.

Camera Link(CL) : 고속 디지털 비디오 전송을 위한 산업 표준 인터페이스

Camera Link는 고속 병렬 데이터 전송을 위한 표준 인터페이스로, 매우 높은 대역폭과 긴 전송 거리를 지원합니다.

Camera Link 인터페이스는 약 5M의 케이블 길이를 권장하며, 최대 약 10M까지 연장이 가능합니다.

1개의 보드에 최대 2개의 케이블을 사용하여 데이터를 전송할 수 있습니다.

대역폭은 기본모드(Base Configuration)에서 최대 2.04 Gbps,

전체모드(Full Configuration에서 최대 6.8 Gbps입니다.

전체 모드일 경우 보통 두개의 병렬 케이블을 사용합니다.

Camera Link는 최대 85MHz의 시리얼 클럭 주파수를 제공하므로 높은 대역폭에서의 고속 촬영에 적합합니다.

* Base Configuration은 Camera Link의 기본 설정으로, 최대 2.04 Gbps의 대역폭을 지원하며, 표준 해상도와 프레임 속도의 데이터 전송에 적합

* Full Configuration은 Camera Link의 고속 설정으로, 최대 6.8 Gbps의 대역폭을 지원하며, 고해상도와 빠른 프레임 속도의 데이터 전송에 적합

*시리얼 클럭 주파수 : 데이터 전송 속도를 제어하는 신호의 반복 속도로, 주파수가 높을수록 데이터 전송 속도가 빨라짐.

CoaXPress(CXP) : 동축 케이블을 사용한 고속 데이터 전송 인터페이스

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CoaXPress는 동축 케이블을 사용하여 초고속 데이터 전송을 지원하는 인터페이스로,

높은 전송 속도와 긴 전송 거리를 제공합니다.

또한 1개의 보드에 최대 8개의 CXP 케이블을 연결할 수 있어 고속 이미지 처리와 같은 어플리케이션에 특히 유리하며

최신 기술을 반영하여 설계된 만큼 우수한 성능을 보입니다.

CoaXPress는 하나의 케이블에 데이터 전송, 카메라 제어, 전원 공급, 트리거링(동작 시작 신호) 등

4가지 기능을 수행하기 때문에 유연성이 뛰어납니다.

1. CoaXPress(CXP) 케이블

* 종류 *

CoaXPress (CXP) 인터페이스는 DIN, Micro BNC, BNC 세 가지 주요 커넥터 타입을 사용하여 데이터 전송을 최적화합니다.

각 케이블 타입은 다양한 전송 요구와 시스템 설계에 맞춰 선택되며, 다음과 같은 특징이 있습니다.

*Resource : 코비스테크놀로지

* 길이 *

규격별 CoaXPress (CXP) 인터페이스의 케이블 길이는 전송 속도에 따라 달라집니다.

기본적으로 CXP는 최대 130미터까지 케이블 길이를 지원하지만,

전송 속도가 증가할수록 케이블 길이는 줄어듭니다. 이는 높은 속도에서 신호 감쇠와 노이즈의 영향을 줄이기 위함입니다.

따라서, 전송 속도가 높을수록 케이블 길이를 짧게 유지해야 신호 품질을 보장할 수 있습니다.

CoaXPress는 케이블 표준에 따라 대역폭과 사용 가능한 길이가 달라집니다.

*케이블 길이가 길어질수록 노이즈가 증가할 수 있음

* 표준 *

CoaXPress (CXP) 표준은 CXP 1.0과 CXP 2.0 규격의 두 가지 주요 버전이 있습니다.

* CoaXPress(CXP)와 Camera Link(CL)의 차이 *

CoaXPress(CXP)는 높은 데이터 전송 속도와 대역폭을 지원하며, 장거리 데이터 전송이 가능합니다.

1개의 보드에 최대 8개의 CXP 케이블을 연결할 수 있어 고속 이미지 처리와 같은 어플리케이션에 주로 적용됩니다.

Camera Link는 신뢰성 높은 인터페이스로 사용되어 왔습니다.

안정적인 성능을 제공하며, 1개의 보드에 최대 2개의 케이블을 사용하여 데이터를 전송할 수 있습니다.

또한 다양한 카메라와의 호환성이 높은 것이 특징입니다.

각각의 검사 환경과 플리케이션 목적에 따라 적합한 인터페이스를 선택하여 시스템 성능과 효율성을 최적화하는 것이 좋습니다.

*CXP와 Camera Link 구성의 예*

다양한 산업의 환경 및 검사 조건에 따라 적절한 인터페이스를 선택하면 데이터 전송 속도와 시스템의 유연성을 최적화하여,

최상의 성능을 발휘할 수 있습니다.

인터페이스 선정에 전문가의 도움이 필요하시다면,

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