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CoaXPress란 무엇일까요?

CoaXPress, 높은 데이터 전송 속도를 위한 표준

CoaXPress(또는 CXP로 약칭) 표준은 원래 산업용 이미지 처리 업계의 회사 6곳에 의해 시작되었습니다. 목표는 보다 먼 거리에서도 대량의 데이터를 전송할 수 있는 빠른 데이터 인터페이스를 개발하는 것이었습니다. 최초의 CoaXPress 인터페이스는 2008년 슈투트가르트에서 열린 대표적인 산업용 이미지 처리 박람회인 "비전(Vision)"에서 공개되었고, 3년 간의 개발 노력 끝에 2011년 CXP 1.0이 표준으로 공식 출시되었습니다. 그 후 CXP 표준은 산업용 이미지 처리 분야의 표준으로 자리 잡았고 2021년에는 CXP 2.0으로 발전했습니다.

CoaXPress 1.0/1.1 표준에 따른 인터페이스는 채널당 6.25 Gbps의 데이터 전송 속도를 지원합니다. 현재 CoaXPress 2.0 표준은 기존 속도를 2배나 높여 채널당 최대 12.5 Gbps의 데이터 전송 속도를 규정합니다.

CoaXPress는 어떤 어플리케이션 분야에 이점을 제공합니까?

CoaXPress를 적용할 수 있는 일반적인 애플리케이션 자동 광학 검사
CoaXPress를 적용할 수 있는 일반적인 애플리케이션 자동 광학 검사

다른 표준과 비교할 때 CoaXPress 인터페이스의 두 가지 주요 이점은 높은 데이터 전송 속도와 보다 먼 거리에서도 카메라와 PC 사이에 브릿지가 가능하다는 점입니다. 이러한 특성은 많은 어플리케이션에서 아주 중요하며 매우 정교한 이미지 처리 솔루션에 대한 가능성을 제공합니다.

CoaXPress는 반도체 업계에서 특히 널리 사용됩니다. 예를 들어, 3D AOI 시스템에서는 대량의 데이터가 별다른 지연 없이 고해상도로 구현되어야 합니다. 그 밖의 어플리케이션에는 인쇄 검사, 식품 검사, 교통 기술(ITS) 및 의약품 분야가 포함됩니다.

인터페이스 비교 - CoaXPress vs USB/GigE

CXP의 특별한 기능을 설명하기 위해 대표적인 두 가지 인터페이스인 USB와 GigE를 살펴보겠습니다.

USB 3.0 인터페이스는 산업용 이미지 처리 분야에서 신뢰할 수 있는 대안으로 자리 잡았습니다. USB3 비전 표준은 이 인터페이스를 활용하며 대중 시장에서도 점점 더 폭넓게 사용되고 있습니다. 따라서 모든 노트북, PC, 태블릿 및 스마트폰에는 이제 USB 3.0 인터페이스가 탑재되어 있습니다.

기가비트 이더넷(GigE)은 2006년부터 산업용 이미지 처리 분야에서 검증된 표준으로 활용되어 왔습니다. 설치된 어플리케이션의 수를 기준으로 GigE는 현재 산업용 디지털 카메라에 가장 널리 사용되는 인터페이스 기술입니다.

USB 3.0과 GigE의 장점은 PC에 플러그인 카드를 추가로 통합할 필요가 없다는 것입니다. 이에 반해 CoaXPress 표준은 데이터 전송을 위해 PC에 삽입된 해당 플러그인 카드를 활용합니다. CoaXPress는 USB나 GigE와 달리 표준 PC의 일부가 아니기 때문입니다. 또한 플러그인 카드는 CPU 부하를 낮추며, 특수한 플러그인 카드가 없으면 CoaXPress의 높은 데이터 전송 속도는 CPU에 많은 부하를 발생시킵니다.

CoaXPress 표준의 경우 컴퓨터로의 데이터 전송을 위해 항상 적당한 플러그인 카드가 필요합니다.
CoaXPress 표준의 경우 컴퓨터로의 데이터 전송을 위해 항상 적당한 플러그인 카드가 필요합니다.

CoaXPress 2.0으로 업그레이드

개별 인터페이스 간의 기본적인 차이점을 비교하였으니, 이제 CoaXPress 2.0 표준을 보다 자세히 살펴보겠습니다. CoaXPress 1.0/1.1 표준에 따른 인터페이스는 채널당 6.25 Gbps의 데이터 전송 속도를 지원하는 반면 CoaXPress 2.0 표준은 그 두 배 수준인 채널당 최대 12.5 Gbps의 전송 속도를 규정합니다.

시스템이 이전에 USB 또는 GigE 인터페이스에서 실행되었다면 CoaXPress 2.0으로의 업그레이드는 어떤 가능성이나 이점을 제공할까요? 다음 표는 인터페이스 변경 시 고려할 점을 간략히 설명합니다.

CoaXPress 인터페이스와 Camera Link 인터페이스 비교

 케이블 길이는 케이블 특성 및 종류에 따라 변동될 수 있음

인터페이스 카드와 프레임 그래버의 차이점은 무엇입니까?

두 가지 옵션 중 하나를 플러그인 카드로 사용하여 CoaXPress 카메라를 PC에 연결할 수 있지만 각 옵션은 어플리케이션 요구 사항에 따라 특정한 이점을 제공합니다.

"프레임 그래버"라는 용어는 아날로그 비디오 신호가 먼저 PC에서 디지털화되어야 했던 시기에 생겨났습니다. 요즘은 이미지가 카메라 센서에서 디지털화되어 PC에 디지털 형태로 전송됩니다. 따라서 프레임 그래버는 디지털 인터페이스(GigE, USB, Camera Link, CoaXPress)만을 제공하며 이미지 데이터를 임시로 저장합니다. 일부 프레임 그래버에서는 데이터 사전처리(예: 비닝 또는 크기 조정) 작업도 수행할 수 있습니다. 데이터가 PC의 프로세서를 거치지 않고 DMA(다이렉트 메모리 액세스)를 통해 주 메모리에 직접 기록되기 때문에 CPU 부하가 크게 줄어듭니다. 프레임 그래버의 이미지 데이터는 일반적으로 이미지 처리를 위한 특수 소프트웨어(예: Halcon) 또는 GenICam과 같은 표준화된 인터페이스를 통해 액세스 됩니다. 프레임 그래버 시스템 구성에는 비교적 많은 작업과 비용이 소요되지만 데이터 사전처리가 필요한 어플리케이션에서는 그에 상응하는 가치 있는 결과를 누릴 수 있습니다.

바슬러 (Basler) - 프레임그레버 및 카메라
프레임그레버 및 카메라

프레임 그래버와 달리 인터페이스 카드는 매우 간단합니다. 인터페이스 카드는 사전처리 작업을 완전히 생략하는 대신 카메라 연결에서 이미지 데이터만을 받아들인 후 작업 메모리에 직접 저장합니다. 이러한 특징 역시 DMA를 통해 CPU를 우회하여 CPU 부하를 낮춥니다. 인터페이스 카드에서 화상 처리 작업이 생략되기 때문에 프레임 그래버에 비해 비용 및 구성 작업이 적습니다.

특징 인터페이스 카드 프레임 그래버
이미지 데이터 사전처리(예: 크기 조정) 불가 가능
DMA를 통한 CPU 언로딩 가능 가능
표준 드라이버/인터페이스(예: GenICam) 가능 대부분 가능
이미지 처리 소프트웨어(예: Halcon)에 대한 인터페이스 가능 대부분 가능
설치 및 구성 작업 낮음 중간
비용 낮음 중간

결론

먼 거리에서 빠른 속도로 대량의 데이터 전송 - 산업용 이미지 처리를 위한 CoaXPress 2.0 표준은 이 모든 요구 사항을 실현합니다. 널리 사용되는 Camera Link 표준의 후속 표준으로 설계된 이 컴퓨터 비전 인터페이스를 사용하기 위해서는 PC에 해당 인터페이스 카드가 설치되어 있어야 합니다. 그러나 이러한 특징은 단점이 아니며, CPU가 데이터 전송 작업에서 해방되어 이미지 처리 어플리케이션에 전념하도록 합니다. 이 과정에서 많은 양의 데이터가 전송되고 추가 사전처리 작업은 프레임 그래버 로 이전하여 처리할 수 있습니다.