CoaXPress 2.0으로 구축하는 비전 시스템
CoaXPress와 CXP는 이미지 처리에 최적화된 동축 케이블 기반 인터페이스를 의미합니다. CoaXPress 2.0은 채널당 최대 12.5 Gbps의 고속 실시간 데이터 전송을 지원하며, 단일 케이블을 통해 대용량 데이터를 안정적으로 전송할 수 있습니다.
마지막 업데이트: 2024. 03. 14.
읽는 시간: 약 20 분
CoaXPress 2.0의 주요 특징
CoaXPress 2.0은 채널당 최대 12.5 Gbps의 속도로 대용량 데이터를 전송할 수 있으며, 단일 동축 케이블
메가바이트(MB)당 비용이 가장 낮은 머신비전 인터페이스입니다.
사용을 위해서는 인터페이스 카드 또는 프레임 그래버가 필요하며, 이를 통해 CPU 부하를 줄이고 데이터 처리를 더욱 효율적으로 수행할 수 있습니다.
다중 카메라 동기화를 손쉽게 지원하며, GenICam 표준을 기반으로 카메라, 인터페이스, 소프트웨어를 원활하게 통합할 수 있습니다.
높은 데이터 전송 속도와 장거리 전송 성능을 바탕으로 반도체 산업, 3D AOI 시스템, 인쇄 검사, 식품 검사, 교통 기술, 의료 등 다양한 분야에서 뛰어난 장점을 제공합니다.
CoaXPress 2.0이 특별한 이유
앞선 버전과 비교해 CoaXPress 2.0은 필요한 케이블 수를 줄였습니다. 기존에는 여러 개의 케이블이 필요했지만, CoaXPress 2.0은 데이터와 전원을 모두 하나의 동축 케이블로 전송합니다. 채널당 최대 12.5 Gbit/s의 높은 대역폭을 지원합니다.
CoaXPress를 선택한다고 해서 PC를 업그레이드할 필요는 없습니다. GigE나 USB 3.0과 같은 다른 인터페이스는 대부분의 PC에서 기본적으로 지원되지만, CoaXPress는 별도의 인터페이스 카드 또는 프레임 그래버가 필요합니다. 이를 통해 카메라에서 PC로 데이터를 전송할 수 있습니다..
이미지 획득 카드를 사용하면 PC의 CPU 부하를 줄일 수 있다는 장점이 있습니다. 그 결과 이미지 처리와 같은 다른 작업에 더 많은 처리 성능을 활용할 수 있습니다.
인터페이스로서의 CoaXPress의 장점
이 고속 인터페이스를 사용하면 최신 고해상도 이미지 센서의 성능과 높은 프레임 레이트를 최대한 활용하여 애플리케이션의 성능을 극대화할 수 있습니다.
케이블 길이: USB 3.0은 최대 10m까지 지원하는 반면, CXP는 최대 40~100m(낮은 대역폭 기준)까지 데이터 전송이 가능합니다.
비용 효율성: CXP는 데이터 전송과 전원 공급을 하나의 케이블로 처리할 수 있습니다. 따라서 메가바이트(MB)당 비용이 가장 낮은 머신비전 인터페이스로 평가됩니다.
동기화: CoaXPress 2.0은 여러 대의 카메라를 하나의 컴퓨터에 연결하고 손쉽게 동기화할 수 있습니다. 이를 통해 컨베이어 벨트 위에서 이동하는 물체도 정확하게 촬영할 수 있습니다.
속도: CXP는 채널당 최대 12.5 Gbit/s의 데이터 전송 속도를 제공하여 머신비전 인터페이스의 새로운 기준을 제시합니다. 또한 CPU 부하를 줄여 PC의 전체 처리 성능을 더욱 효율적으로 활용할 수 있습니다.
최소 지연 시간: CCoaXPress 2.0은 수 마이크로초 수준의 매우 낮은 지연 시간을 제공하며, 결정론적(Deterministic) 특성과 매우 낮은 지터(Jitter)를 바탕으로 고성능 실시간 애플리케이션에 적합합니다.
호환성: GenICam 표준을 지원하여 카메라, 인터페이스, 소프트웨어 간의 원활한 연동과 시스템 통합을 지원합니다.
간편한 시스템 구성: 컴퓨터와 연결되는 케이블은 하나뿐입니다. 따라서 세 가지 구성 요소만 설치하고 연결하면 되며, 카메라 연결에는 컴팩트한 Micro-BNC(HD-BNC) 커넥터만 사용하면 됩니다.
일반적인 CoaXPress 2.0 이미지 처리 시스템 구성
아래 다이어그램은 CoaXPress 2.0 시스템의 일반적인 구성을 보여줍니다. CXP 카메라 일반적으로 소형 USB 3.0 또는 GigE 카메라보다 크기가 큰 편입니다. 이는 여러 가지 이유 중에서도 더 큰 센서가 사용되기 때문인데, 이 센서는 더 많은 열을 발생시키므로 이를 효과적으로 방열해야 하기 때문입니다.
이전 세대와 비교하면 CoaXPress 2.0은 데이터 케이블 수를 줄여 더욱 간결한 시스템 구성을 구현할 수 있습니다. 전원 공급과 트리거 신호를 단일 케이블로 처리할 수 있어 별도의 I/O 케이블이 필요하지 않은 경우가 많습니다. 동축 케이블또한 카메라와 이미지 획득 카드를 연결하는 표준화된 케이블 연결 방식은 이전보다 더욱 견고하고 안정적입니다.
CoaXPress는 어떤 애플리케이션에 적합할까요?
CoaXPress 시스템은 여러 대의 고해상도 카메라를 고속으로 동기화하여 이미지를 획득해야 하는 애플리케이션에 특히 적합합니다. 높은 대역폭과 카메라와 PC 간 장거리 데이터 전송이 가능한 특성 덕분에 CoaXPress의 장점이 극대화됩니다. 예를 들어 반도체 산업에서는 이동하는 피사체를 여러 시점에서 동시에 획득할 수 있습니다. 또한 3D AOI(자동 광학 검사) 시스템에서는 대용량의 고해상도 데이터를 지연 없이 처리할 수 있습니다.
그 밖에도 인쇄 검사, 제조 자동화, 스포츠 및 동작 분석, 식품 검사, 지능형 교통 시스템(ITS), 의료 등 다양한 분야에서 활용됩니다.
CoaXPress 2.0으로 업그레이드
기존 CoaXPress 버전에서 CoaXPress 2.0으로 업그레이드하는 경우, 모든 구성 요소를 교체할 필요는 없습니다. CoaXPress 2.0은 기존 CXP 표준과 호환되므로 서로 다른 세대의 제품을 함께 사용하는 것도 가능합니다. 다만 새로운 기능을 모두 활용하지 못할 수 있으므로, 장기적으로는 전체 시스템을 CoaXPress 2.0으로 전환하는 것이 권장됩니다.
다른 인터페이스에서 CoaXPress 2.0으로 전환하려는 경우에는 다음 사항을 확인해야 합니다.
카메라와 컴퓨터가 새로운 케이블링과 높은 데이터 전송 속도, 고해상도 환경을 지원하는지 확인해야 합니다.
Power-over-Coax(PoC)를 통한 전원 공급이 가능한지 확인해야 합니다.
소프트웨어와 드라이버를 업데이트해야 하는지 확인해야 합니다.
인터페이스 카드와 프레임 그래버의 차이점은 무엇인가요?
USB나 GigE와 달리 CoaXPress는 머신비전 전용 인터페이스입니다. 따라서 일반적인 PC에는 CoaXPress 카메라를 연결하는 데 필요한 하드웨어가 기본적으로 탑재되어 있지 않습니다. 이 때문에 PC에는 별도의 이미지 획득 카드가 필요합니다.
프레임 그래버
프레임 그래버는 CoaXPress, GigE, Camera Link 등의 디지털 인터페이스를 제공하며, 이미지 데이터를 임시 저장합니다. 일부 프레임 그래버는 비닝(Binning), 스케일링 등의 이미지 전처리 기능도 수행합니다. 또한 DMA(Direct Memory Access)를 이용해 PC 프로세서를 거치지 않고 데이터를 RAM으로 직접 전송합니다.
프레임 그래버의 이미지 데이터는 일반적으로 HALCON과 같은 전문 이미지 처리 소프트웨어나 GenICam과 같은 표준 인터페이스를 통해 사용할 수 있습니다. 프레임 그래버를 사용하는 시스템은 초기 구성과 구축 비용이 상대적으로 높은 편입니다.
인터페이스 카드
프레임 그래버와 달리 인터페이스 카드는 구조가 더 단순합니다. 이미지 전처리 기능이 없으며, 카메라로부터 이미지 데이터를 수신한 후 이를 RAM에 직접 저장하는 역할만 수행합니다. 이 과정에서도 DMA(Direct Memory Access)를 사용하여 CPU를 거치지 않고 데이터를 전송하므로 CPU 부하를 크게 줄일 수 있습니다. 또한 이미지 처리를 수행하지 않기 때문에 비용이 더 낮고 시스템 구성도 더욱 간단합니다.
인터페이스 카드와 프레임 그래버 비교
주요 사양 | Interface card | 프레임 그래버 |
|---|---|---|
이미지 데이터 전처리(예: 크기조정) | 아니요 | 예 |
DMA를 통한 CPU 부하 감소 | 예 | 예 |
표준 드라이버/인터페이스(예: GenICam) | 예 | 대부분 필요 |
이미지 처리 소프트웨어 인터페이스(예: HALCON) | 예 | 대부분 필요 |
설치 및 구성 난이도 | 낮음 | 보통 |
비용 | 낮음 | 보통 |
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장거리에서 대용량 데이터를 고속으로 전송해야 하는 산업용 이미지 처리 환경에서는 CoaXPress 2.0이 최적의 솔루션입니다. Camera Link 표준의 후속 인터페이스로 개발된 CoaXPress는 PC에 이미지 획득 카드가 필요합니다. 하지만 대용량 데이터를 처리하는 환경에서는 오히려 이러한 구성이 장점이 될 수 있습니다. 이미지 획득 카드가 CPU의 부하를 줄여주므로 CPU는 이미지 처리 애플리케이션에 더욱 집중할 수 있으며, 추가적인 이미지 전처리 작업도 카드에서 수행할 수 있습니다.
CoaXPress 2.0은 CoaXPress-over-Fiber(CoF)로 더욱 발전했습니다. 자세한 내용은 관련 기술 문서를 확인해 보세요.
CoaXPress 2.0 제품
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CoaXPress 2.0에 관한 자주 묻는 질문
CoaXPress 2.0은 산업용 머신비전 시스템을 위한 고속 인터페이스(채널당 최대 12.5 Gbps)입니다. 단일 동축 케이블을 통해 머신비전 카메라의 대용량 데이터를 전송하는 동시에 전원을 공급할 수 있어 3D AOI, 인쇄 검사, 스포츠 및 동작 분석, 의료 기술과 같은 고성능 애플리케이션에 적합합니다.
CoaXPress 2.0은 채널당 최대 12.5 Gbps의 높은 데이터 전송 속도와 매우 낮은 결정론적 지연 시간을 제공합니다. 또한 최대 100m의 장거리 케이블 연결을 지원하며, 여러 대의 카메라를 안정적으로 동기화할 수 있습니다. 이와 함께 데이터와 전원을 하나의 케이블로 동시에 전송할 수 있다는 장점도 제공합니다.
호환되는 머신비전 카메라 외에도 PC에는 별도의 인터페이스 카드 또는 프레임 그래버가 필요합니다. 이러한 구성 요소는 효율적인 데이터 전송을 지원하고 시스템 CPU의 부하를 줄여줍니다. 또한 프레임 그래버는 추가적인 이미지 전처리 기능을 제공하여 이미지 품질을 향상시키고 데이터 용량을 크게 줄일 수 있습니다. 따라서 프레임 그래버의 추가 비용은 CPU나 GPU 등의 하드웨어 비용 절감 효과를 통해 충분히 상쇄될 수 있습니다.
네. CoaXPress 2.0은 이전 버전과 하위 호환되므로 서로 다른 세대의 제품을 함께 사용할 수 있습니다. 다만 새로운 기능을 모두 활용하려면 시스템 전체를 CoaXPress 2.0으로 업그레이드하는 것이 권장됩니다.
CoaXPress 2.0은 반도체 검사, 식품 검사, 인쇄물 검사, 교통 기술, 의료 영상 등 높은 데이터 전송 속도가 요구되고 카메라와 PC 간의 거리가 먼 응용 분야에 특히 적합합니다.