머신 비전 인터페이스의 미래

USB3 케이블. 출처: 아닐 외즈타스

이것은 고해상도 GigE 카메라입니다. 출처: 루메네라

여기에 고성능 USB 3.0 카메라가 있습니다. 출처: 루메네라

이더넷 케이블. 출처: Raysonho @ 오픈 그리드 스케줄러/그리드 엔진

프레임 속도, 비트 깊이 및 해상도에 대한 수요가 지속적으로 증가함에 따라 인터페이스 표준은 향상된 속도와 견고함으로 데이터를 전송하는 새로운 방법으로 이러한 변화에 적응해야 합니다. GigE Vision 및 USB3 Vision과 같은 최신 인터페이스 표준은 일반적으로 사용 가능한 인터페이스와 케이블을 사용하면서 스트리밍 비디오 프레임의 전송을 지원하며 프레임 그래버(컴퓨터가 프레임을 캡처할 수 있게 해주는 값비싼 네트워킹 인프라)와 같은 특수 장비를 사용할 필요가 없습니다. 스트리밍 비디오 연결). 프레임 전송 프로토콜은 비용과 구현 복잡성을 최소화하기 위해 표준에 직접 내장되어 있습니다.

이 모든 것을 염두에 두고 이 기사에서는 프레임 그래버가 필요하지 않은 가장 널리 사용되는 머신 비전 인터페이스의 현재 상태와 가까운 미래를 살펴봅니다.

GigE Vision 인터페이스 표준은 USB3 Vision보다 더 오랫동안 사용되었으며 더 널리 채택되었습니다. 현재 상태에서 인터페이스는 단일 케이블을 사용하여 최대 100미터 거리에서 최대 115MB/s의 처리 속도를 제공할 수 있습니다. GigE Vision은 이더넷 사양에 맞게 설계된 이전 버전과의 호환성을 활용하여 최신 2.5GBase-T, 5GBase-T 및 10GBase-T 인프라에서 실행할 수 있습니다. 구리 기반 CAT5e/CAT-6a/CAT-7 케이블의 PoE(Power over Ethernet) 사양을 사용하여 전원 공급도 가능합니다. 이 사양을 통해 각 케이블은 연결된 카메라에 최대 25W의 전력을 공급할 수 있습니다.

전력과 속도를 높이기 위해 두 개의 케이블을 동시에 사용하여 처리량과 전력 공급을 효과적으로 두 배로 늘릴 수 있습니다. 이는 GigE Vision 표준이 완벽하게 지원하는 LAG(링크 집합)를 사용하여 달성되지만 이러한 유형의 연결에서는 안정성을 달성하기가 쉽지 않습니다. 또한 기존 네트워크에 통합하고 다양한 토폴로지를 위해 이더넷 스위치와 함께 사용할 수 있도록 이더넷 고유의 네트워킹 기능을 지원합니다. 다시 말하지만, 프로토콜의 특성으로 인해 더 복잡한 네트워크에서 안정성 문제가 발생할 수 있습니다.

비전 시스템의 모든 카메라는 일반적으로 동일한 네트워크에 있기 때문에 GigE Vision을 사용하면 동시에 모든 카메라에 트리거 명령을 브로드캐스트할 수 있어 카메라 간의 높은 동기화가 가능합니다. 또한 GigE Vision은 네트워크 내에서 RAW(비압축), JPEG, JPEG 2000 및 H.264를 포함하되 이에 국한되지 않는 다양한 데이터 형식의 전송을 지원합니다.

현재 진행 중인 GigE Vision의 다음 단계는 NBase-T 및 10기가비트 이더넷의 구현입니다. NBase-T를 사용하면 이미 구축된 케이블링 인프라를 업그레이드할 필요 없이 기가비트 이더넷 속도의 최대 5배 속도로 데이터를 전송할 수 있습니다. NBase-T는 기존 시스템에 약간의 수정만 필요하므로 기가비트 이더넷과 10기가비트 이더넷 간의 전환 역할을 하는 것을 목표로 합니다. 사용자가 전체 시스템을 10기가비트 이더넷으로 업그레이드할 준비가 되면 두 가지 방법 중 하나로 업그레이드할 수 있습니다.

10기가비트 이더넷은 최대 100미터 길이의 구리 기반 CAT-6a/CAT-7 케이블을 사용하거나 최대 5킬로미터 거리에 도달할 수 있는 더 값비싼 단일 모드 광섬유 케이블을 사용할 수 있습니다. 두 케이블 유형 모두 최대 1,100MB/s의 데이터 전송 속도를 지원합니다. 그러나 광섬유 케이블은 장치에 전원을 공급할 수 없습니다. 이를 위해서는 장치의 맨 끝 부분에 전원이 공급되어야 합니다.

USB3 Vision 표준은 GigE Vision 및 기타 비전 표준에서 얻은 경험과 전문 지식을 바탕으로 구축되었습니다. 현재 표준은 100미터가 넘는 거리에서 400MB/s의 이미지 처리 속도를 지원합니다. 패시브, 액티브 및 광섬유 확장 케이블을 조합하면 USB3 Vision이 최대 125미터 거리에 도달할 수 있습니다. 패시브 및 액티브 케이블을 사용하는 경우에도 전원 공급이 가능하여 카메라에 4.5W의 전력을 공급합니다. 그러나 케이블 길이는 각각 대략 10미터와 25미터로 제한됩니다. 또한 데이터를 전송하는 데 이전 USB 2.0 기술보다 1/3의 전력을 소비하며 전이중 전송이 가능합니다.