Что такое CoaXPress?
CoaXPress, стандарт высокоскоростной передачи данных.
Стандарт CoaXPress (или сокращенно CXP) был первоначально задуман шестью компаниями из сектора промышленной обработки изображений. Цель заключалась в разработке интерфейса для высокоскоростной передачи больших объемов данных на большие расстояния. Первые варианты интерфейса по стандарту CoaXPress были представлены на выставке Vision — ведущей выставке промышленных систем обработки изображений, которая прошла в 2008 году в Штутгарте. Спустя еще три года, в 2011 году, был официально выпущен стандарт CXP 1.0. С тех пор он уже прочно зарекомендовал себя в сфере промышленной обработки изображений, и в 2021 году была представлена версия CXP 2.0.
Интерфейс, основанный на стандарте CoaXPress 1.0/1.1, поддерживает скорость передачи данных до 6,25 Гбит/ с (на канал). В текущей версии стандарта CoaXPress 2.0 скорость передачи данных увеличена вдвое и составляет 12,5 Гбит/с (на канал).
Для решения каких задач целесообразно использовать стандарт CoaXPress?
Таким образом, основным преимуществом интерфейса CoaXPress по сравнению с другими является высокая скорость передачи данных. Передача данных между камерой и компьютером на большие расстояния также играет важную роль в решении многих задач и открывает возможности для разработки комплексных систем обработки изображений. На сегодняшний день интерфейс CoaXPress уже получил широкое распространение, особенно в полупроводниковой промышленности. На сегодняшний день интерфейс CoaXPress уже получил широкое распространение, особенно в полупроводниковой промышленности. К другим направлениям относятся контроль качества печатной продукции, проверка пищевых продуктов, технологии мониторинга дорожного движения (ИТС) и медицина.
Сравнение интерфейсов: CoaXPress и USB/GigE
Чтобы проиллюстрировать особенности CXP, давайте рассмотрим два распространенных интерфейса — USB и GigE.
Интерфейс USB 3.0 зарекомендовал себя как надежный выбор для промышленных систем обработки изображений. На его основе разрабатывается стандарт USB3 Vision, который также набирает популярность на массовом рынке. Теперь все ноутбуки, персональные компьютеры, планшеты и смартфоны теперь оснащаются интерфейсом USB 3.0.
Gigabit Ethernet (GigE) с 2006 года считается золотым стандартом для промышленных систем обработки изображений. Исходя из количества установленных систем с технологией GigE, в настоящее время это наиболее широко распространенный интерфейс передачи данных для промышленных цифровых камер.
Преимуществом USB 3.0 и GigE является отсутствие необходимости в оснащении ПК дополнительной съемной платой. Напротив, при выборе стандарта CoaXPress в ПК необходимо установить специальную PC-карту для передачи данных, поскольку, в отличие от USB или GigE, CoaXPress пока еще не стал стандартным интерфейсом ПК. Съемная плата также позволяет снизить загрузку ЦП: без такой платы передача видеоданных на высоких скоростях, типичных для CoaXPress, будет серьезно нагружать процессор.
Переход на CoaXPress 2.0
Мы сравнили основные различия между интерфейсами передачи данных, а теперь более подробно рассмотрим стандарт CoaXPress 2.0. Интерфейс по стандарту CoaXPress 1.0/1.1 поддерживает скорость передачи данных 6,25 Гбит/с (на канал), тогда как стандарт CoaXPress 2.0 устанавливает в два раза более высокую скорость передачи данных — до 12,5 Гбит/с (на канал).
Чем интерфейсная плата отличается от фреймграббера?
В качестве съемной платы для подключения камеры с интерфейсом CoaXPress к ПК можно использовать любой из этих вариантов, однако каждый из них предлагает определенные преимущества, в зависимости от требований к системе.
Термин «фреймграббер» (или «плата видеозахвата») появился в те времена, когда все еще было необходимо оцифровывать аналоговый видеосигнал на ПК. В настоящее время изображение уже оцифровывается сенсором камеры и передается на ПК в цифровом формате. Фреймграббер, таким образом, всего лишь обеспечивает цифровой интерфейс (GigE, USB, Camera Link, CoaXPress) и временно хранит видеоданные. Некоторые фреймграбберы также обеспечивают предварительную обработку данных, например, биннинг или масштабирование. Данные записываются непосредственно в оперативную память (ОЗУ) с помощью технологии прямого доступа к памяти (Direct Memory Access — DMA) без задействования ресурсов центрального процессора ПК, что значительно снижает его загрузку. Доступ к видеоданным от фреймграббера можно получить с помощью специального программного обеспечения для обработки изображений (например, Halcon) или по стандартным интерфейсам, таким как GenICam. Затраты времени и средств на настройку системы с фреймграббером сравнительно высоки, но оправданны, если требуется предварительная обработка данных.
В отличие от фреймграббера, конфигурация с интерфейсной платой довольно проста. Интерфейсная плата не предусматривает возможность предварительной обработки и только принимает видеоданные от подключенной камеры для дальнейшего сохранения непосредственно в оперативной памяти. Опять же, благодаря DMA эти операции выполняются в обход ЦП, что позволяет снизить его загрузку. За счет отсутствия обработки изображений на стороне интерфейсной платы затраты времени и средств на настройку такой системы будут ниже по сравнению с системой на базе фреймграббера.
Функции | Интерфейсная плата | Фреймграббер |
|---|---|---|
Предварительная обработка данных изображения (например, масштабирование) | Нет | Да |
Снижение загрузки ЦП благодаря DMA | Да | Да |
Стандартные драйверы/интерфейсы (например, GenICam) | Да | Большей частью |
Сопряжение с ПО обработки изображений (например, Halcon) | Да | Большей частью |
Затраты времени на установку и настройку | Низкие | Средние |
Финансовые затраты | Низкие | Средние |
Резюме
Передача больших объемов данных на высокой скорости и на большие расстояния стала реальностью благодаря стандарту CoaXPress 2.0 в промышленной обработке изображений. Этот стандарт для систем компьютерного зрения был разработан как преемник широко распространенного интерфейса Camera Link и также требует установки дополнительной интерфейсной платы на ПК. Однако, учитывая большой объем передаваемых данных, это не является его недостатком — ресурсы центрального процессора ПК не расходуются на передачу данных и остаются полностью свободными для решения задач обработки изображений. Кроме того, на стороне такой платы может выполняться предварительная обработка изображений.
Наши компоненты CoaXPress 2.0
Соберите полную систему с интерфейсом CoaXPress 2.0 с помощью инструмента Конфигуратор системы машинного зрения.
