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머신 비전용 인터페이스 

머신 비전 어플리케이션에 올바른 인터페이스를 선택하는 것이 카메라 선택 프로세스에서 주요한 결정입니다. 다음 섹션에서는 머신 비전 어플리케이션에 사용할 수 있는 다른 종류의 케이블과 커넥터에 대한 개요와 함께 연관된 장점과 단점을 제공합니다.

일반적으로 머신 비전 인터페이스는 전용과 소비자, 두 가지 유형으로 제공됩니다.

전용 인터페이스

초고속 또는 초고해상도를 얻기 위해 이러한 인터페이스를 사용해야 하는 어플리케이션에 유용합니다. 예를 들어, 카메라가 kHz 범위에서 작동하는 경우 라인 스캔 카메라는 종이나 플라스틱 필름 제작과 같은 연속 흐름 프로세스를 검사하는 데 사용됩니다. 그러나 이러한 인터페이스는 더 비싸면서도 유연성이 떨어지고 시스템 복잡성을 가중시키는 경향이 있습니다. CarmeraLink(최대 6.8Gbit/s의 데이터 지원) 및 CoaXPress(최대 12Gbit/s 지원)는 이러한 어플리케이션에서 일반적으로 사용되는 전용 머신 비전 인터페이스입니다. 카메라 외에도 이러한 인터페이스를 사용하는 시스템에는 프레임 그래버가 필요합니다. 이는 이미지 데이터를 수신하고 이를 사용 가능한 이미지에 어셈블링하기 위한 전문 어댑터 카드입니다. 또한 전용 머신 비전 인터페이스는 독점 케이블을 사용하여, 다른 주변장치와의 통합이 조금 더 어렵습니다.

CoaXPress(CXP)

CoaXpress 인터페이스는 2008년 고속 이미징 어플리케이션을 지원하기 위해 출시되었습니다. CXP 인터페이스는 75ohm 동축 케이블을 사용하고 다중 채널을 사용하여 훨씬 더 빠른 속도로 데이터를 전송하는 기능으로, 채널 당 최대 6.25Gbit/s의 데이터 전송 속도를 지원합니다. CXP 케이블은 케이블 당 최대 13W의 전력을 공급할 수 있고 '장치'와 '호스트' 모두 GenICam 카메라 프로그래밍 인터페이스를 지원해야 합니다. 단일 레인 동축 케이블의 경우 가격이 경제적인 반면, 다중 레인 케이블 어셈블리나 프레임 그래버를 설정하는 비용은 빠르게 늘어납니다.

CameraLink

CameraLink 표준은 AIA(Automated Imaging Association)에서 2000년에 출시하였고 더 높은 데이터 속도를 지원하기 위해 단계적 업그레이드되었습니다. 일부 버전에는 전송을 위한 2개의 케이블이 필요합니다. 사용 가능한 세 가지 주요 구성은 Base(2.04Gbit/s), Medium(5.44Gbit/s) 및 Deca/Extended(6.8Gbit/s)입니다. Base 표준은 MDR("Mini D Ribbon") 26핀 커넥터를 사용하는 반면, Medium/Full 구성은 두 번째 케이블을 사용하여 용량을 배가합니다. Deca/Extended 버전은 CameraLink의 한계를 뛰어넘어, 최대 6.8 Gbit/s의 데이터를 전송합니다. CXP 인터페이스와 마찬가지로 CameraLink에는 프레임 그래버가 필요하며 전원을 공급하기 위해 PoCL(Power over Camera Link) 표준과 호환되어야 합니다. CameraLink는 오류 수정이나 재전송 기능이 없으므로, 가격이 비싸고 복잡한 케이블 설정으로 신호 무결성을 최대화하여 이미지 손실을 제거해야 합니다.

소비자 인터페이스

이러한 인터페이스를 통해 머신 비전 카메라는 광범위하게 사용되고 있는 USB 및 이더넷 표준을 사용하여 호스트 시스템과 연결할 수 있습니다. 대부분 머신 비전 어플리케이션의 경우, USB 3.1 Gen 1 및 기가비트 이더넷 소비자 인터페이스는 편의성, 속도, 단순성, 가격 합리성으로 경쟁력 있는 조합을 제공합니다. 뿐만 아니라, 소비자 인터페이스는 머신 비전 구현에 광범위하게 사용 가능한 하드웨어와 주변기기를 지원합니다. USB 및 이더넷 허브, 스위치, 케이블 및 인터페이스 카드는 정확한 요구사항에 맞는 다양한 가격대로, Amazon이나 현지 컴퓨터 또는 전자장치 상점 등 어디서나 구입할 수 있습니다. 대부분의 PC, 노트북 및 임베디드 시스템은 기가비트 이더넷과 USB 3.1 Gen 1 각각의 포트를 하나 이상 포함합니다.

이러한 범주의 인터페이스 간에 가장 분명한 차이는 대역폭입니다. 인터페이스 속도가 높아지면서 지정된 해상도에 대한 프레임 속도를 향상시킵니다(그림 1). 인터페이스 속도가 빨라지면서 초 당 더 많은 이미지를 캡처하거나, 처리량을 떨어뜨리지 않고도 더 높은 해상도의 이미지를 캡처할 수 있습니다.

예를 들어, 8인치에서 12인치 웨이퍼로 업그레이드 중인 반도체 웨이퍼 검사 시스템에는 더 높은 해상도 카메라가 필요합니다. 이 경우, 시스템 설계자는 기존 인터페이스를 유지할지, 처리량을 줄여 더 높은 해상도를 선택할지, 더 빠른 속도의 인터페이스로 업그레이드하여 유지보수할지, 또는 처리량을 향상할지에 대해 선택해야 합니다.

그림 1. 각 인터페이스에 사용할 수 있는 대역폭과 센서 해상도 비교와 결과 프레임 속도

필요 이상의 비용을 들이지 않고 원하는 성능을 얻기 위해서는 해상도, 프레임 속도, 케이블 길이 및 호스트 시스템 구성에 대한 요구사항을 모두 고려해야 합니다. FLIR의 머신 비전 카메라는 신뢰할 수 있고 폭넓게 사용할 수 있는 세 가지 인터페이스를 모두 지원합니다.