CoaXPress의 개념 및 기술
동축케이블(Coaxial cable)로 고속 디지털 데이터를 전송(최대 6.25Gbps）할 수 있는 새로운 카메라 디지털 인터페이스 규격이 코어익스프레스(CoaXPress)이다. JIIA(Japan Industrial Imaging Association)에서 2010년 12월에 규격화했다. 이어 2011년 3월에 AIA(Automated Imaging Association) 및 EMVA(European Machine Vision Association)로부터 승인을 획득하여 국제표준으로 인정받았다.
최근 몇 년간, 머신비전 애플리케이션이 발달함에 따라 고속·고해상도 카메라가 등장하게 되었고, 그에 따라 데이터 전송은 해마다 증가하고 있다. 그러나 현행 카메라 인터페이스 규격은 확장의 한계에 부딪쳐있다.
현재 사용되고 있는 카메라 인터페이스의 종류는 여러 가지가 있지만, 인터페이스가 애플리케이션의 요건을 한정해 버리거나, 혹은 카메라의 성능을 제한해 버리는 사례도 발생한다.
이에 따라 Adimec(네덜란드)과 EqcoLogic(벨기에)사가 지금까지의 인터페이스에 의한 제한을 극복하고자 동축케이블을 이용해 고속 데이터를 장거리까지 전송할 수 있는 새로운 디지털 인터페이스 기술을 개발했다. 카메라, 그래버 보드 그리고 케이블 메이커가 컨소시엄을 구성해 새로운 인터페이스 기술을 현실화시킨 것. JIIA는 이 기술을 보급시키기 위해 CoaXPress 규격의 제정을 실시했다.
CoaXPress 로드맵
컨소시엄 멤버인 카메라 메이커, 캡춰 보드 메이커 등에서 CoaXPress 관련 제품화가 진행되고 있다. CoaXPress는 그림 2와 같은 로드맵을 갖고 있다.
CoaXPress의 특징
１. 간단한 접속
① 저가 시장의 동축케이블 사용 가능(5ｍ당 ８달러)
② 하나의 케이블로 양방향 데이터 전송과 전원 공급
DownLink(화상데이터 등) : 카메라 → 프레임 그래버(1.25~6.25Gbps)
UpLink(카메라 제어·트리거 등）: 카메라 ← 프레임 그래버(20.83Mbps)
카메라 전원 : 카메라 ← 프레임 그래버(DC：24V/13W)
③ 속도가 더욱 필요한 경우에는 복수의 케이블 사용
２. 높은 통신 속도와 긴 케이블 길이
① DownLink(화상데이터 등） 속도는 1.25Gbps, 2.50Gbps, 3.125Gbps, 5Gbps, 6.25Gbps 등 5종류로 나뉜다.
② 케이블 길이는 전송 속도와 케이블의 품질에 따라 변한다.
３. 높은 데이터 신뢰성
① 여분의 코딩 : 동일한 데이터를 3회 송신하고 다수결 회로로 판정
② CRC-32(IEEE-802.3 Ethernet) : 통신 데이터의 에러 체크
③ 링크 테스트 : 데이터(케이블)의 전송 품질을 평가하기 위해 표준 탑재(사용자가 다운링크 및 업링크 간의 전송 에러율을 간단하게 측정)
４. 실시간 동작
① 화상 데이터와 트리거 및 GPIO 제어 등이 실시간으로 동작한다. 다만 카메라과 프레임 그래버에 각각 기인하는 고정 지연시간(3.4㎲)이 있다.
② 실시간 동작을 위해 각 동작은 패킷화 및 우선 순위가 부여되어 있다.
５. UpLink 트리거 동작
지터(Jitter)의 최소화 : 지터를 최소한으로 억제하기 위해 트리거 발생과 트리거 패킷송신의 시간차 정보를 트리거 패킷으로 갖고 있다. 지터는 ±4ns.
６ Power over CoaXPress(PoCXP)
① 디바이스(카메라 등)는 １개 케이블에 대해 24V 및 13W까지 이용
② 케이블이 접속되면 호스트(프레임 그래버 등)는 접속된 디바이스가 전원 공급이 필요한지 자동적으로 판단하여 필요한 경우 전원을 공급한다.
③ 호스트는 단락 및 과전류 보호회로를 보유한다.
７. 디바이스 디스커버리(Plug&Play)
① 디바이스 디스커버리는 종래의 카메라 데이터를 프레임 그래버에 전달하기 위해 맞췄던 카메라 동작클럭·데이터폭·화소수 등의 설정을 자동으로 수행하는 기능이다.
② 호스트(프레임 그래버 등)는 디바이스 디스커버리에 의해 접속된 디바이스(카메라 등)의비트 레이트를 비롯하여 접속형태·패킷사이즈의 조정 등을 자동으로 검출하여 호스트와 디바이스의 접속을 확인한다.
８. GenICam 대응
① GenICam 대응 애플리케이션에서는 XML파일(디바이스의 레지스터 구성)을 읽는 것으로 간단히 디바이스 조작을 실행시킨다.
② 애플리케이션은 디바이스가 바뀌어도 같은 작업이 가능하다.
자료제공 |NED 이민구 매니저
