머신비전의 인터페이스 선택 … 최선의 기술은?

선택의 기로에서 고민하다
머신비전의 인터페이스 종류가 늘어나고 있다. 양자택일의 선택지만을 접하던 사용자들은 이제 다양한 인터페이스를 놓고 저울질을 해야만 한다. 이것이 머신비전 시스템을 구축 혹은 증축하려는 사람들의 고민이 깊어지는 이유이다. 예전에 비해 기술은 더욱 발전했지만, 적용하고자 하는 시스템에 어떤 인터페이스가 가장 적합한지 헛갈리는 것이다. Amidec이 이러한 고민을 해결하고자 약간의 조언을 마련했다.
자료제공 | Amidec(www.adimec.com)

오늘날 이미징 시스템에는 머신비전·의료·야외 그리고 군사용 애플리케이션 등 다양한 요소들과 결합할 수 있는 비디오 인터페이스 옵션이 있다. 카메라링크나 GigE 비전과 같은 표준은 지난 10년 간 훌륭한 인터페이스였다. 이들은 그야말로 한 시대를 풍미하던 인터페이스이기도 하다.

하지만 시스템 공급업자들의 요구사항이 높아지고, 새로운 수요에 따라 카메라 성능 개선과 인터페이스 기술 혁신이 결합되면서 두 번째 물결(Second wave)이 찾아왔다. 결과적으로 고속 연결 옵션을 특징으로 하는 새 인터페이스들이 등장했다. 여기에는 CoaXPress, 카메라링크 HS, GigE 비전(10GigE 이상의) 그리고 USB3 비전이 있다.

케이블 및 연결 미디어가 전체 시스템 업그레이드 비용 중 최대 50%까지 차지할 수 있다는 것을 감안하면 물리적 인터페이스는 중요한 사항이다. 새로운 고성능 옵션, 즉 두 번째 물결의 인터페이스 중 하나로 이동하고자 한다면 시스템 개발자는 신중하게 초기비용 및 장기비용, 속도, 구현 및 사용의 편의성, 전력, 물리적 연결 요구사항 등을 고려해야 한다. 그래야만 최적화된 연결방법을 선택할 수 있다.

인터페이스 특징 간략 비교
각 인터페이스는 이미지 시스템이 일으키는 문제를 각자만의 고유한 접근방식으로 해결한다.

GigE 비전은 임계속도가 낮고 검사 시간에 대한 요구가 낮은 저사양 및 중사양형 비전시스템에서 주로 사용한다. 높은 속도가 필요하지 않을 때 가격효율적인 해법을 제시할 수 있다.

카메라링크는 고속 연결 및 전송을 위한 인터페이스다. 단, 제한된 케이블 길이와 높은 케이블 비용을 고려할 수 있는 산업 현장에서 주로 쓰인다.

CoaXPress는 길고 신축성 있는 단일연결 방식이고 저렴한 케이블을 위한 새로운 기준이다. 물론 높은 전송속도를 보장한다. 단, 프레임 그래버는 여전히 필요하다.

카메라링크 HS는 카메라링크가 가진 속도의 한계를 극복하기 위해 설계된 인터페이스다. 카메라링크 자체가 라인스캔 카메라용으로 개발된 만큼, 라인스캔 분야에서 혁명을 가져올 것으로 예상된다. 2013년에는 활성화가 될 수 있을 것으로 기대된다.

10 GigE 비전은 GigE 비전에서 한단계 발전한 인터페이스로, 기존보다 더 빠른 물리 계층(物理階層)과 개선된 시간 정확성을 자랑한다. 그러나 전력 소비량 또한 더 높아졌다. 인터페이스를 실행하기 위해 서버급 장비가 필요하다.

USB3 비전은 명확하고 쉬운 인터페이스인 USB2.0과 USB3.0을 바탕으로 머신비전에 특화시킨 제품이다. USB2.0기술에 비해 10배 빠르지만 케이블 길이는 더욱 짧아졌다. USB2.0과 파이어와이어 기술을 베이스로 한 카메라 사용자들에게 매력적인 발전을 제공한다.

균형이 깨진다
최근까지 머신비전 이미지 애플리케이션을 결정하는 데에는 두 가지 선택지만 있었다. 즉, 더 높은 속도를 자랑하지만 케이블 길이가 짧은 카메라링크냐, 케이블 길이는 길지만 느린 속도를 가진 GigE 비전이냐 하는 것이다.

이는 명확한 기준이 만들어질 수밖에 없는 구도로 흘러갔다. 하지만 이런 구도는 장점이 명확한 만큼 단점 역시 명확하다는 문제점을 초래했다. 즉, 단적으로 이야기하자면 긴 케이블 길이를 선택하면 전송속도가 느려지고, 빠른 전송속도를 얻고자 한다면 전송할 수 있는 길이가 짧아지는 것을 감수해야 했다.

시간이 지나며 머신비전 업계에서는 이러한 단점을 극복하려는 움직임이 대두되었다. 카메라 인터페이스를 개량하기 위한 다양한 계획이 이루어졌다. 이 계획은 대역폭 향상은 물론 비용 효율성 증가, 확장 가능성 제고 등 여러 방면에 초점을 두고 있었다. 그 결과 다양한 애플리케이션이 등장하게 되었다. USB3.0과 카메라링크 HS 그리고 CoaXPress와 10GigE 비전 등이 그것이다.

하지만 각각의 개발 초점은 고유한 장점과 한계를 동시에 제공한다. 시스템 개발자들은 그들이 필요한 특수한 용도에 따라 각각의 인터페이스를 평가해야 하며, 애플리케이션에 사용할 수 있는 옵션들 사이에 어떤 차이점이 있는지를 알아야 한다.

인터페이스를 선택할 때 중요한 고려사항은 다음과 같다(기본적 성능은 제외).
·기존의 시스템 구조와 쉽게 호환되고 나아가 통합할 수 있는 능력
·연결하는 매체의 유연성
·향후에 있을 요구사항까지 충족할 수 있는 솔루션의 확장성
·응용프로그램에 대한 물리적 기반
·응용프로그램이 요구하는 전송거리
·시스템을 구축하는 데 쓸 수 있는 비용
·해당 인터페이스를 기반으로 한 상품의 재고(즉, 얼마나 많은 제품을 구할 수 있는가?)

상황에 적합한 인터페이스를 고려하기 위해서는 현재 활용 가능 여부뿐 아니라 앞으로의 비전시스템을 구현할 수 있는지, 그리고 해당 인터페이스를 활용할 수 있도록 업계 지원이 지속적으로 이루어지는지를 파악하는 것이 중요하다.