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CoaXPress란 무엇일까요?

CoaXPress 는 단거리 선수이면서 동시에 마라톤 선수입니다: CoaXPress - 높은 데이터 전송속도의 표준

어린 시절 여러분은 지붕 위 안테나나 거실 벽면의 케이블 커넥터에 연결된 브라운관 TV에서 동축 케이블을 본 적이 있을 것입니다. 이 케이블이 다시 인기를 끌고 있습니다. 하지만 아직까지 CoaXPress 표준을 따르는 최신 인터페이스가 구형 인터페이스와 공통된 부분은 케이블뿐입니다.

CoaXPress (또는 줄여서: CXP) 표준은 원래 산업용 화상 처리 분야의 여러 회사들로 부터 시작 되었습니다. 목표는 더 먼 거리까지 데이터를 대량 전송하면서 빠른 속도를 갖는 데이터 인터페이스를 개발하는 것이었습니다. 최초의 CoaXPress 인터페이스는 2008년 Stuttgart에서 열린 선도적 산업용 화상 처리 무역 전시회인 “VISION” 에서 소개되었습니다. 이후 3년 간의 추가 개발을 거쳐 2011년에 새로운 표준으로 CXP 1.0이 공식 출시되었습니다. 그 후 산업용 화상 처리에서 비교적 새로운 표준이 자리잡았습니다. 이 표준은 지난 해 CXP 2.0으로 더욱 발전했습니다. 이것은 Vision 2018에서 공식 발표 및 출시되었습니다.

CoaXPress 1.0/1.1 표준 인터페이스는 6.25 Gbps의 빠른 데이터 전송 속도를 지원합니다. 새 CoaXPress 표준의 전송 속도는 두 배 더 빠른 최대 12.5 Gbps입니다.

CoaXPress의 혜택을 누릴 수 있는 애플리케이션은 무엇일까요?

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

다른 표준에 비해 CoaXPress 인터페이스의 큰 장점은 고속 데이터 전송 속도입니다. 카메라와 컴퓨터 사이에 연결할 수 있는 훨씬 긴 거리 역시 많은 애플리케이션에 가치가 있으며 훨씬 더 정교한 화상 처리 솔루션을 개발할 수 있는 가능성을 제공합니다. CoaXPress는 특히 반도체 산업에서 인기가 있습니다. 자동 광학 검사(AOI) 시스템에서는 별다른 지연 없이 고해상도로 대량 데이터를 전송받아야 하며 CoaXPress 는 이를 가능하게 해줍니다. 이외의 애플리케이션 분야로는 인쇄 검사, 식품 검사, 교통 기술(ITS) 및 의료 분야에서도 유용하게 쓰이고 있습니다.

CXP는 GigE나 USB 3.0같은 표준 인터페이스가 아닙니다:

CCXP 고유의 특성을 설명하기 위해 두가지 유사한 USB 와 GigE 인터페이스에 대해 알아보겠습니다.

UUSB 3.0은 산업용 화상 처리에서 신뢰성이 입증된 인터페이스입니다. USB3 Vision 표준은 대중 시장에서 흔히 접할 수 있는 새로운 USB 3.0 인터페이스를 기반으로 합니다. 모든 신형 노트북, PC, 그리고 심지어 태블릿과 스마트폰에조차 USB 3.0 인터페이스가 탑재되어 있습니다.

기가빗 이더넷 (GigE)은 2006년부터 산업용 화상 처리에서 확고한 입지를 다진 표준입니다. 여러 가지 정착된 애플리케이션을 바탕으로 GigE는 현재 산업용 디지털 카메라용으로 가장 널리 보급된 인터페이스입니다.

USB 3.0과 GigE의 장점은 컴퓨터에 별도의 플러그인 카드를 추가할 필요가 없다는 점입니다.

CoaXPress 표준의 경우 PC로의 데이터 전송을 위해서는 이와 호환되는 플러그인 카드를 사용해야 한다는 점에서 큰 차이점을 보입니다. CoaXPress는 표준 PC의 일부로서 내장되어 있지 않다는 점에서 USB나 GigE와 다릅니다.

CoaXPress 가 플러그인 카드를 사용하는 다른 이유는 CPU 로드를 절약하기 위해서 입니다. 만일 플러그인 카드 없이 CoaXPress 에서 데이터를 전송할 경우 높은 데이터 전송 속도로 인해 PC 의 CPU 에 상당한 이미지 데이터 전송 부하가 발생 할 것입니다. 하지만 추가적인 하드웨어를 통해 CPU의 점유율을 낮추고 애플리케이션을 처리하는데 집중 할 수 있게 됩니다. 또한 플러그인 카드가 CoaXPress 에 일반적으로 사용되는 플러그와 소켓을 제공 합니다. CoaXPress 1.0 / 1.1의 경우 BNC 및 DIN 1.0/2.3이 제공되며 새 CoaXPress 표준 2.0의 경우 Micro BNC 표준에 따른 플러그가 제공됩니다.

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 인터페이스와 Camera Link 인터페이스 비교

하지만 CoaXPress 를 고속 머신비전 애플레키에션에서 오랫동안 표준으로 사용되어 왔던 Camera Link 인터페이스와 비교 하면 어떨까요? Camera Link 는 거의 20년동안 높은 해상도와 프레임 속도의 전송을 위한 표준이었습니다. Camera Link 의 최대 전송속도는 850 MB/s입니다. 버스 주파수가 85Mhz 로서 비교적 낮기 때문에 Camera Link에는 탭이라고 불리는 다양한 평행 전송 채널을 필요로 합니다. 이로인해 케이블은 매우 두껍고 유연하지 않으며 가격이 비쌉니다. 게다가 케이블 길이는 최대 10미터로 제한됩니다. CoaXPress는 2008년에 Camera Link의 후속 기술로 소개 되었습니다.

CoaXPress 인터페이스와 Camera Link 인터페이스 비교

인터페이스 카드와 프레임그레버 사이의 차이는 무엇일까요?

CoaXPress 카메라를 연결하기 위해서 PC에 끼워야 할 카드 종류가 무엇인지 알아두는 것이 중요합니다. 이것은 프레임그레버의 한 종류일까요?

프레임그레버라는 용어는 아날로그 비디오 신호를 아직 PC에서 디지털화해야 할 필요가 있던 시기에 발생했습니다. 하지만 오늘날 이미지는 이미 카메라 센서에서 디지털화되며 그런 다음 디지털 형식으로 PC에 전송됩니다. 따라서 프레임그레버는 디지털 인터페이스(GigE, USB, Camera Link, CoaXPress)만 제공하며 이미지 데이터를 임시 저장합니다. 일부 프레임그레버는 비닝 또는 스케일링을 통해 데이터를 사전 처리할 수도 있습니다. 더욱이, 데이터는 PC의 프로세서를 거칠 필요 없이 Direct Memory Access (DMA)를 통해 메인 메모리에 직접 기록됩니다. 이미지 데이터는 대개 특정 화상 처리 소프트웨어(예: Matrox MIL) 또는 GenICam과 같이 표준화된 인터페이스를 통해 프레임그레버에서 액세스할 수 있습니다. 프레임그레버를 통한 시스템 구성 시도 및 비용은 비교적 높습니다.

프레임그레버 및 카메라
프레임그레버 및 카메라

인터페이스 카드는 프레임그레버에 비해 단순한 디자인을 갖고 있습니다. 사전 처리를 완전히 생략시켜 주며 카메라 연결을 통해 이미지 데이터만 수신한 뒤 메인 메모리에 직접 저장합니다. CPU는 다시 DMA를 통해 우회되어 상당한 여유를 갖게 됩니다. USB 및 GigE와 달리 CoaXPress는 특별한 머신 비전 인터페이스이며 이런 이유로 표준 PC에는 CoaXPress 카메라를 연결하기 위한 하드웨어가 없습니다. 이는 PC에 별도의 카드가 필요함을 의미합니다. 하지만 인터페이스 카드에서 화상 처리를 생략함으로써 비용과 구성에 따른 수고가 적습니다.

특성 인터페이스 카드 프레임그레버
이미지 데이터의 사전 처리(예: 스케일링) 없음 있음
DMA를 통한 CPU 부하 경감 있음 있음
표준 드라이버/인터페이스(예: GenICam) 있음 대개 있음
화상 처리 소프트웨어 인터페이스(예: Matrox MIL) 있음 대개 있음
설치 및 구성에 따른 수고 낮음 높음
비용 낮음 높음

요약

산업용 화상처리를 위한 새로운 CoaXPress 2.0 표준이 장거리로 고속 대량 데이터를 전송 하는것을 가능하게 해줍니다. 널리 사용되는 Camera Link 표준의 후속으로 고안된 이 새로운 머신비전 인터페이스를 이용하려면 PC에 인터페이스를 추가해야 합니다. 많은 양의 데이터가 전송되는 감안하면 이는 단점이 아니며 CPU의 점유율이 데이터 전송에 의해 영향을 받지않아 화상 처리 애플리케이션에 집중 할 수 있습니다.