CXP-over-Fiber
Traitement d'image pérenne avec la fibre optique
CoaXPress-over-Fiber (CoF) est une solution haute vitesse pour le traitement industriel de l'image, qui combine l'interface CXP éprouvée avec les avantages de la transmission par fibre optique. Par rapport aux solutions classiques à base de cuivre, CXP-over-Fiber permet de couvrir de plus grandes distances, d'atteindre des bandes passantes plus élevées et d'assurer une transmission de signal fiable et sans interférences.
L'essentiel sur CXP-over-Fiber
CoaXPress (CXP) s'est imposé comme une interface performante pour les caméras Machine Vision. CXP-over-Fiber en est l'évolution, utilisant des fibres optiques à la place des câbles coaxiaux. Par rapport au CXP, CXP-over-Fiber offre des avantages techniques :
Très haute bande passante allant jusqu'à 100 Gbps par caméra
Grande portée allant jusqu'à 40 km en mode monofibres ; en Machine Vision, généralement réalisable en mode multifibres jusqu'à 100 m sans perte de bande passante
Immunité contre les interférences électromagnétiques (EMI) et les interférences radioélectriques (RFI) dans les halls de production équipés de grands moteurs électriques, d'installations de soudage, de variateurs de fréquence et lors de l'utilisation de technologies de communication sans fil
Extensible et évolutif de manière flexible
Faible encombrement grâce à des câbles fins et un poids réduit
Quels sont les avantages de CXP-over-Fiber pour les Vision Systèmes ?
Grâce à l'utilisation de fibres optiques, l'interface permet des débits de données extrêmement élevés jusqu'à 100 Gbps par caméra sur des distances bien plus grandes que les connexions coaxiales traditionnelles. Elle est insensible aux interférences électromagnétiques et radioélectriques, ce qui rend la transmission particulièrement fiable – même dans des environnements industriels exigeants. De plus, la bande passante est flexible et évolutive, permettant ainsi de prendre en charge efficacement des applications gourmandes en données telles que les systèmes haute vitesse ou multicaméras.
Structure et intégration de CXP-over-Fiber
CoF repose sur le protocole CoaXPress établi et s'intègre de manière transparente dans les Vision Systemes existants. La transition des connexions en cuivre vers les connexions en fibre optique, c'est-à-dire de CameraLink ou CoaXPress vers CXP-over-Fiber, nécessite de nouveaux composants CoF adaptés aux exigences futures ainsi que des technologies de connexion optique. Les adaptations logicielles au nouveau système sont minimes.
CXP-over-Fiber chez Basler
Les caméras Machine Vision modernes comme la caméra ligne Basler racer 2 XL ainsi que le CXP-over-Fiber frame grabber programmable prennent en charge la connexion par fibre optique sans adaptations complexes de l'architecture système. Le Framegrabber SDK et la pylon Software de Basler, les pylon vTools et AI vTools, ainsi que VisualApplets permettent une intégration intuitive, un contrôle fiable et une mise en service rapide. Le système TDI-Vision avec caméra ligne TDI et le matériel et logiciel associés constituent un exemple de solution CoF complète.
À propos du système TDI-Vision de BaslerComparaison des supports de transmission : fibre optique vs. cuivre
Les différences techniques et pratiques entre les câbles à fibre optique et les câbles en cuivre dans le contexte des interfaces CoaXPress fournissent une base de décision solide pour une utilisation optimale dans votre application.
Critère | CXP-over-Fiber (fibre optique) | CXP (cuivre) |
Bande passante maximale | à partir de 10 Gbps par canal | jusqu'à 12,5 Gbps par canal |
|---|---|---|
Longueur de câble maximale | Jusqu'à plusieurs km en mode fibre monomode, en vision industrielle environ 100 m en mode fibre multimode | Jusqu'à environ 40 m |
Nombre de canaux par connexion | Plusieurs canaux possibles sur une seule fibre* | Nombre limité, généralement 1:1 |
Évolutivité | Ajout facile de canaux/fibres supplémentaires | Évolutivité limitée |
Pérennité | Très élevée (adaptée aux nouvelles générations de caméras) | Limitée par des contraintes physiques |
Encombrement | Faible (câbles fins) | Plus élevé (câbles plus épais) |
Remarque :
Un module émetteur-récepteur intègre actuellement jusqu'à 4 lignes. Le 100G est structuré en 4x25G, le 50G en 2x25G et le 25G en 1x25G. Les caméras plus lentes n'utilisent par exemple qu'une seule des quatre lignes. Le spectre possible va donc de « un canal sur une fibre » à « quatre canaux sur une fibre ». Un câble dit Break-Out 1:4 pourrait regrouper 4 caméras « lentes », connectées via une seule ligne, sur un module émetteur-récepteur à 4 lignes dans le Framegrabber.
Aspects pratiques de CXP-over-Fiber
Dans le quotidien industriel, outre les spécifications techniques, des facteurs tels que l'installation, la maintenance et la manipulation jouent également un rôle déterminant. Les points suivants montrent quelles considérations pratiques sont pertinentes lors de l'utilisation de CXP-over-Fiber pour les systèmes de Machine Vision.
Installation et manipulation
Les câbles à fibre optique sont plus légers et plus flexibles que les câbles en cuivre. Cela facilite l'installation, notamment sur de longues distances et dans des installations complexes. Grâce à un encombrement réduit et à une gestion simplifiée des câbles, leurs petits rayons de courbure d'environ 60 mm en moyenne les rendent bien adaptés aux espaces étroits ou difficiles d'accès. L'un des inconvénients est que les câbles optiques peuvent également se rompre.Coûts (acquisition, maintenance)
Les coûts d'acquisition d'une installation à fibre optique sont généralement plus élevés que ceux d'une solution à câbles en cuivre. Sur l'ensemble de la durée de vie, les investissements s'équilibrent toutefois souvent, car la fibre optique est moins sensible à la corrosion et à l'usure, donc moins gourmande en maintenance, et les temps d'arrêt sont minimisés grâce à une meilleure qualité de transmission.Flexibilité et évolutivité
Avec CXP-over-Fiber, les systèmes peuvent être étendus de manière flexible et adaptés aux nouvelles exigences. Des caméras supplémentaires ou des distances de transmission plus longues peuvent être mises en œuvre sans difficulté, sans qu'il soit nécessaire de remplacer l'infrastructure existante.Fiabilité en environnement industriel
La fibre optique est insensible aux perturbations électromagnétiques et aux interférences radio, ainsi qu'aux influences environnementales telles que l'humidité ou les variations de température. Cela garantit une transmission des données d'image stable et fiable sur le long terme.Transport facilité
Le faible poids des composants à fibre optique facilite considérablement le transport et réduit les coûts des systèmes.
Latence et qualité du signal avec CXP-over-Fiber
CXP-over-Fiber atteint une latence très faible et une qualité de signal constamment élevée – même sur de grandes distances. Les câbles à fibre optique transmettent les signaux optiques de manière quasiment sans perte et sont insensibles aux perturbations électromagnétiques. Le signal reste ainsi stable et net même sur plusieurs centaines de mètres de longueur de câble. Par rapport aux câbles en cuivre, les réflexions de signal, les atténuations ou les retards susceptibles d'affecter la qualité d'image ou la vitesse de transmission sont pratiquement inexistants.
La faible latence est particulièrement importante pour les applications critiques en termes de temps, comme l'inspection en ligne, la commande de robots ou les processus Pick-and-Place. Elle garantit que les données d'image parviennent rapidement et de manière fiable du capteur jusqu'à l'unité d'analyse. Cela permet un contrôle précis des processus et une productivité élevée, même dans des installations complexes avec de grandes distances entre la caméra et l'unité d'analyse.
Fibre optique ou cuivre ? Exemples d'application et aide à la décision
Pour quels scénarios CXP-over-Fiber est-il recommandé, pour lesquels l'interface CXP classique est-elle tout à fait suffisante, et qu'est-ce qui peut servir de base de décision ?
Scénarios typiques pour la fibre optique
CXP-over-Fiber est recommandé partout où de grandes distances doivent être couvertes entre la caméra et l'unité de traitement, ou lorsque des débits de données très élevés sont requis. Les applications typiques se trouvent dans les installations de production étendues, dans la surveillance du trafic, dans l'imagerie médicale ou dans les systèmes multicaméras. La transmission à faibles pertes et l'insensibilité aux perturbations électromagnétiques offrent ici des avantages décisifs. La fibre optique est également le choix privilégié en termes d'évolutivité flexible et de pérennité.
Exemple pratique : traitement d'image efficace grâce au traitement distribué sur FPGA et GPU
Les caméras TDI génèrent en continu de grandes quantités de données d'image – idéales pour CXP-over-Fiber avec une bande passante allant jusqu'à 100 Gbps. Dans les installations de production étendues avec des unités de traitement réparties dans l'espace, CXP-over-Fiber permet une distribution sans perte sur plusieurs Framegrabber, sans risquer de pertes de bande passante.
Un scénario typique illustre les avantages d'une architecture système efficace :
Dans le Framegrabber, une étape de pré-traitement de l'image, par exemple une correction de shading, est effectuée. Dans les systèmes classiques, cette tâche incomberait au GPU.
Les Framegrabber transmettent l'image déjà optimisée au GPU. Celui-ci n'a alors plus qu'à effectuer l'analyse d'image, par exemple une classification pour la détection des défauts.
La clé de cette solution efficace réside dans la répartition des tâches de traitement : l'amélioration globale de l'image et la segmentation d'image, en tant que partie de l'analyse d'image, s'exécutent sur le FPGA. Cette approche réduit considérablement les exigences imposées au GPU et au CPU des PC connectés. Les coûts plus élevés des Framegrabber performants sont compensés par le fait que des PC standard avec une configuration GPU et CPU moyenne suffisent.
Résultat : un système optimisé en termes de coûts, offrant une vitesse de traitement élevée et une grande fiabilité – exactement ce pour quoi CXP-over-Fiber a été conçu.
Scénarios typiques pour les câbles en cuivre
Les câbles en cuivre restent une option économique pour les installations compactes avec de courtes distances de transmission, dans lesquelles la distance entre la caméra et le Framegrabber ne dépasse pas 12 à 20 mètres dans le standard CXP-12 et 40 mètres dans le standard CXP-6, et pour des exigences moindres en matière de bande passante et d'immunité aux perturbations. Dans ces applications, les solutions en cuivre se distinguent par de faibles coûts d'acquisition et une installation simple.
D'un point de vue technique, nous recommandons l'utilisation de CXP-over-Fiber – c'est-à-dire la fibre optique – chaque fois que des débits de données élevés sur de longues distances et une immunité maximale aux perturbations sont requis. Pour les installations compactes avec de courtes distances de transmission, l'interface CoaXPress performante reste une solution efficace. Nous vous conseillons volontiers de manière personnalisée afin d'identifier l'interface optimale pour votre application de traitement d'image.
Vous êtes intéressé(e) par CoaXPress-over-Fiber ?
Contactez-nousDéveloppements futurs des interfaces CXP
Dans le domaine des interfaces CXP, nous attendons au cours des prochaines années plusieurs avancées technologiques qui amélioreront encore les systèmes de vision industrielle.
La technologie CXP ne cesse d'évoluer et offre une grande sécurité d'investissement. Grâce à ses avancées techniques, CXP reste une interface pérenne et performante pour les applications Machine Vision exigeantes :
1. Débits de données plus élevés et nouvelles versions de protocole
Le développement de CoaXPress 3.0 et des futures versions de protocole permet des bandes passantes encore plus élevées par canal et prend en charge des caméras Machine Vision encore plus performantes avec des résolutions et des fréquences d'images supérieures.
2. Intégration étendue de la fibre optique
Nous estimons que l'intégration de la fibre optique dans les systèmes CXP continuera de croître. Les futures caméras et Framegrabber proposeront de plus en plus de connexions fibre optique natives, ce qui rendra la planification et l'installation encore plus flexibles et simplifiées.
3. Synchronisation et fonctions de déclenchement améliorées
Les nouveaux standards CXP optimiseront davantage la synchronisation de plusieurs caméras et le déclenchement en temps réel. Cela est particulièrement pertinent pour les applications multicaméras et les processus d'inspection en ligne exigeants.
4. Miniaturisation et efficacité énergétique
Les futurs composants CXP seront plus compacts et plus économes en énergie. Cela facilite l'intégration dans des installations à espace limité et réduit la consommation d'énergie en fonctionnement continu.
5. Support logiciel étendu
Le développement de logiciels de traitement d'image tels que la Basler pylon Software et les pylon vTools rendra l'utilisation des interfaces CXP encore plus intuitive et performante. La configuration automatisée, les fonctions de diagnostic et la détection intelligente des erreurs simplifieront encore davantage l'exploitation.
6. Standardisation et interopérabilité
Une standardisation accrue dans le domaine du CXP-over-Fiber renforcera l'interopérabilité entre les différents fabricants et composants. Cela apporte une sécurité d'investissement supplémentaire et facilite l'intégration des systèmes.
Foire aux questions sur CXP-over-Fiber
CXP-over-Fiber permet des débits de données nettement plus élevés et des distances de transmission plus importantes que les solutions CXP classiques avec câbles en cuivre. Les câbles à fibres optiques sont plus fins et plus légers que les câbles en cuivre, ce qui facilite l'installation. Ils sont également insensibles aux interférences électromagnétiques (CEM) et offrent une qualité de signal stable, même sur plusieurs centaines de mètres. Cela permet d'intégrer les caméras Machine Vision de manière flexible et pérenne dans les installations industrielles.
Avec CXP-over-Fiber, des distances de transmission de plusieurs centaines de mètres à plusieurs kilomètres sont possibles, selon les composants utilisés et la qualité de la fibre optique. En comparaison, les câbles en cuivre ne permettent généralement que des distances allant jusqu'à 40 mètres. CXP-over-Fiber est donc particulièrement adapté aux installations de production étendues et aux applications impliquant de grandes distances entre la caméra et l'unité d'analyse.
Oui, du côté logiciel, les applications peuvent être adaptées rapidement et sans difficulté, car CXP-over-Fiber repose sur le protocole CoaXPress. Il est fondamentalement compatible avec les composants CoaXPress existants, à condition que ceux-ci – par exemple les caméras ou les Framegrabbers – prennent en charge la transmission par fibre optique. Le Basler Framegrabber SDK, la pylon Software ainsi que les pylon vTools prennent également en charge CXP-over-Fiber et permettent une intégration et une commande simplifiées. Nous vous conseillons volontiers sur les composants adaptés à votre application.
La conversion est généralement simple, car CXP-over-Fiber repose sur le même protocole que les solutions CoaXPress classiques. Il suffit de remplacer les émetteurs-récepteurs à fibre optique appropriés, les câbles optiques, les Framegrabbers compatibles et les caméras correspondantes. L'architecture système existante peut généralement continuer à être utilisée. La pylon Software de Basler prend en charge les deux modes de transmission – optique et électrique – ce qui permet également une intégration et une configuration efficaces.