머신비전 카메라 CoaXPress 인터페이스에 대하여

 
 

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.
 
 
CoaXPress 인터페이스의 장점
CXP 버전에 따른 최대 데이터 전송량(1lane 기준)
 
    기존에 많이 사용 중인 Camera Link, USB 인터페이스의 케이블 길이에 대한 아쉬움을 덜어낼 수 있습니다.  
 
카메라 링크 케이블의 종류
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 링크 케이블의 종류
카메라 Data Forwarding 방법 (예시 : Euresys Coaxlink G3 DF)
 
    Euresys의 Coaxlink 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
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    CoaXPress 인터페이스의 장점
    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
    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.
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    >CoaXPress 인터페이스 광케이블(SFP+)의 장점
    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.
     
     
    GigE Vision의 패킷 전송방식
    인터페이스 별 비교 그래프
     
        아래 머신비전 인터페이스 비교표를 참고하면 수치를 통해 비교할 수 있습니다.  
     

    카메라 인터페이스 비교표

    인터페이스 규격 대역폭 케이블
    길이
    전원공급 보드
    CoaxPress CXP-3 / 1-lane 기준 3.125 Gbit/s* (325 MB/s) 100 m 가능
    (POCXP)
    필요
    CXP-6 / 1-lane 기준 6.25 Gbit/s* (625 MB/s) 40 m
    CXP-12 / 1-lane 기준 12.5 Gbit/s* (1,250 MB/s) 30 m
    Camera Link Base 2.04 Gbit/s (255 MB/s) 7 m 가능
    (POCL)
    Midium 4.08 Gbit/s (510 MB/s) 5 m
    Full 5.44 Gbit/s (680 MB/s) 5 m
    Full Deca 6.8 Gbit/s (850 MB/s) 5 m
    USB USB 2.0 480 Mbit/s (600 MB/s) 5 m 가능
    USB 3.2 Gen1 5 Gbit/s (625 MB/s) 5 m
    USB 3.2 Gen2 10 Gbit/s (1,250 MB/s) 5 m
    GigE GigE 1 Gbit/s (125 MB/s) 100 m 가능
    (POE)
    5 GigE 5 Gbit/s (625 MB/s) 100 m
    10 GigE 10 Gbit/s (1,250MB/s) 37 m 지원안함
    *오버헤드값이 포함된 수치
     
     
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