CoaXPress 2.0 per il tuo sistema di visione
Le abbreviazioni CoaXPress e CXP stanno per i cosiddetti cavi coassiali. Sebbene esistessero già ai tempi dei televisori CRT, alla fine degli anni 2000 sono stati ottimizzati per l'elaborazione delle immagini. Nel 2011 l'interfaccia CXP è stata ufficialmente rilasciata come standard e già all'epoca impressionava per le sue elevate velocità di trasmissione. CoaXPress 2.0 è un ulteriore sviluppo di questo standard con velocità ancora più elevate.
CoaXPress 2.0 per applicazioni di visione artificiale esigenti
Nel nostro white paper rispondiamo alle seguenti domande:
Cosa distingue lo standard CXP 1.0/1.1 dallo standard CXP 2.0?
Come è strutturato un classico sistema di elaborazione immagini CoaXPress 2.0?
Quando CoaXPress è la soluzione giusta per la mia applicazione?
CoaXPress 2.0 e le sue caratteristiche speciali
Rispetto alla versione precedente, CoaXPress 2.0 consente di risparmiare sui cavi: mentre in precedenza erano necessari diversi cavi, con il nuovo standard tutto funziona tramite un unico cavo coassiale. Sia i dati che l'alimentazione vengono trasmessi tramite questo cavo, con una velocità eccezionale fino a 12,5 Gbit al secondo per canale. Ciò rende CXP l'interfaccia con la velocità di trasmissione più elevata sul mercato.
Se decidete di utilizzare CoaXPress, dovrete aggiornare il vostro PC. Mentre altre interfacce come GigE o USB 3.0 sono già parte integrante dei PC standard, CoaXPress richiede una scheda di interfaccia aggiuntiva o un frame grabber. Questo è l'unico modo per trasferire i dati dalla telecamera al vostro sistema di elaborazione delle immagini. Tuttavia, l'uso di una scheda di acquisizione immagini o di un frame grabber non deve necessariamente essere uno svantaggio per voi: l'istanza intermedia alleggerisce il carico della CPU del computer, consentendogli di concentrare la propria potenza di calcolo su altre aree.
Vantaggi di CoaXPress come interfaccia
Sebbene l'uso aggiuntivo di schede di acquisizione immagini o frame grabber comporti una spesa aggiuntiva, l'interfaccia CXP presenta comunque alcuni vantaggi decisivi:
Lunghezza del cavo: mentre GigE e USB 3.0 consentono solo cavi lunghi fino a 10 metri, CoaXPress 2.0 permette di coprire distanze da 40 a 100 m.
Vantaggio in termini di prezzo: poiché CXP richiede un solo cavo per la trasmissione dei dati e l'alimentazione, è possibile risparmiare sui costi aggiuntivi. Inoltre, i cavi sono generalmente facilmente reperibili poiché si tratta di un nuovo standard. CXP è quindi considerata l'interfaccia con il costo per megabyte più basso.
Sincronizzazione: con CoaXPress 2.0 è possibile collegare più telecamere a un computer e sincronizzarle facilmente tra loro. Ciò significa che è possibile registrare anche oggetti in movimento sul nastro trasportatore.
Velocità: con 12 Gbit al secondo, CXP stabilisce nuovi standard nella trasmissione dei dati come interfaccia. Anche la velocità del computer può trarne vantaggio se si lavora con un frame grabber.
Compatibilità: l'interfaccia supporta lo standard GeniCam, che garantisce anche il collegamento tra telecamera, interfaccia e software.
Configurazione semplice: è necessario collegare al computer un solo cavo. È quindi sufficiente installare e collegare tre componenti.
Quali sono i campi di applicazione che traggono vantaggio da CoaXPress?
Uno dei principali vantaggi dell'interfaccia CoaXPress rispetto ad altri standard è quindi l'elevata velocità di trasmissione dati. Ma anche le maggiori distanze che possono essere colmate tra la telecamera e il PC sono preziose per molte applicazioni e offrono possibilità anche per soluzioni di elaborazione delle immagini molto sofisticate. CoaXPress è particolarmente popolare nell'industria dei semiconduttori. Nei sistemi AOI 3D (ispezione ottica automatizzata), ad esempio, è necessario realizzare grandi quantità di dati con alta risoluzione senza latenza significativa. Altri campi di applicazione si trovano, ad esempio, nell'ispezione della stampa, nell'ispezione degli alimenti, nella tecnologia del traffico (ITS) o nella medicina.
Confronto tra interfacce - CoaXPress vs. USB/GigE
Una caratteristica speciale dell'interfaccia CXP è evidente nel confronto diretto con le interfacce USB e GigE.
L'interfaccia USB 3.0 si è affermata come opzione affidabile nell'elaborazione industriale delle immagini. Lo standard USB3 Vision si basa su questa interfaccia, che sta ottenendo un crescente consenso anche sul mercato di massa. Pertanto, tutti i laptop, PC, tablet e smartphone dispongono ora di un'interfaccia USB 3.0.
Gigabit Ethernet (GigE) è uno standard consolidato nell'elaborazione industriale delle immagini dal 2006. In base al numero di applicazioni installate, GigE è attualmente la tecnologia di interfaccia più utilizzata per le telecamere digitali industriali.
A differenza di USB o GigE, le interfacce CoaXPress non sono già integrate nei PC standard. USB 3.0 e GigE hanno quindi il vantaggio che, a differenza dello standard CoaXPress, non è necessario integrare schede frame grabber nel PC. Tuttavia, l'uso aggiuntivo di frame grabber sulle interfacce CoaXPress può ripagarsi rapidamente, poiché riducono il carico sulla CPU del PC durante il trasferimento dei dati immagine alle elevate velocità tipiche di CXP.
Conversione al CoaXPress 2.0
Se desideri aggiornare il tuo sistema da una versione precedente a CoaXPress 2.0, non è necessario sostituire tutti i componenti. Il nuovo standard è compatibile con la prima versione CXP, il che significa che un sistema con generazioni miste è funzionante. Tuttavia, potresti perdere le nuove funzionalità del prodotto, motivo per cui a lungo termine è sempre consigliabile effettuare un passaggio completo.
Se stai passando da un'altra interfaccia a CoaXPress 2.0, dovresti verificare alcuni fattori:
La telecamera e il computer sono compatibili con il nuovo cablaggio e le relative elevate velocità di trasmissione dati e risoluzione?
È possibile l'alimentazione tramite Power-over-Coax?
È necessario aggiornare il software e i driver?
Cosa distingue la scheda di interfaccia dal frame grabber?
Frame grabber
Il termine “frame grabber” ha avuto origine in un'epoca in cui il segnale video analogico doveva prima essere digitalizzato nel PC. Oggi l'immagine viene già digitalizzata sul sensore della telecamera e poi trasferita al PC in forma digitale. Pertanto, il frame grabber fornisce solo l'interfaccia digitale (GigE, USB, Camera Link, CoaXPress) e memorizza temporaneamente i dati dell'immagine. Alcuni frame grabber possono anche eseguire la pre-elaborazione dei dati, ad esempio il binning o il ridimensionamento. I dati vengono scritti direttamente nella memoria principale tramite Direct Memory Access (DMA) senza passare attraverso il processore del PC, riducendo significativamente il carico sulla CPU. I dati dell'immagine provenienti dal frame grabber sono solitamente accessibili tramite un software speciale per l'elaborazione delle immagini (ad esempio Halcon) o interfacce standardizzate come GenICam. Lo sforzo di configurazione e i costi per un sistema frame grabber sono relativamente elevati, ma ne vale la pena in applicazioni che richiedono la pre-elaborazione dei dati.
Scheda di interfaccia
A differenza del frame grabber, una scheda di interfaccia è piuttosto semplice. Essa rinuncia completamente alla pre-elaborazione, accettando solo i dati immagine provenienti dalla connessione della telecamera e memorizzandoli direttamente nella memoria di lavoro. Anche in questo caso, ciò consente di bypassare la CPU tramite DMA per ridurne il carico. Omettendo l'elaborazione delle immagini sulla scheda di interfaccia, i costi e lo sforzo di configurazione sono inferiori rispetto a un frame grabber.
Scheda di interfaccia vs frame grabber
Caratteristiche | Scheda di Interfaccia | Frame grabber |
|---|---|---|
Pre-elaborazione dei dati dell'immagine (ad es. ridimensionamento) | No | Si |
Sgravio della CPU tramite DMA | Si | Si |
Driver/interfacce standard (ad es. GenICam) | Si | La maggior parte |
Interfacce per software di elaborazione immagini (ad es. Halcon) | Si | La maggior parte |
Difficoltà di installazione e configurazione | Basso | Medio |
Costi | Basso | Medio |
Conclusione: i vantaggi di CoaXPress 2.0
Grandi quantità di dati a velocità di trasmissione elevate su lunghe distanze: lo standard CoaXPress 2.0 per l'elaborazione industriale delle immagini rende tutto questo possibile. Progettata come successore dello standard Camera Link, questa interfaccia di visione artificiale richiede anche una scheda di interfaccia corrispondente nel PC. Tuttavia, considerando le grandi quantità di dati trasferiti, ciò non rappresenta uno svantaggio, poiché la CPU del PC non viene bloccata dal trasferimento dei dati, ma è completamente disponibile per l'applicazione di elaborazione delle immagini e l'elaborazione preliminare aggiuntiva può essere trasferita su questa scheda.
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