Neuem Vision-Schnittstellenstandard CoaXPress 2.0

Product / 09.2018


The machine vision standard

Der Machine-Vision-Standard CoaXPress hat eine führende Position bei Anwendungen zur Bildverarbeitung, Videoerfassung und Überwachung eingenommen, da er hohe Bandbreite, niedrige Latenz, Zuverlässigkeit bei schwierigen Anwendungen, die Verwendung längerer Kabel sowie weitere Vorteile bietet. Die neue Version des Standards, CoaXPress 2.0, erweitert diese Vorteile nochmals durch eine doppelte Bandbreite von maximal 12,5 Gbit/s sowie Unterstützung von Kameras mit höherer Auflösung und bei schnelleren Geschwindigkeiten. Mit dem neuen Standard sind auch weniger Kabel und Framegrabber erforderlich, was sich in wesentlich geringeren Gesamtsystemkosten zeigt. Derzeit kommen die ersten Framegrabber und Kameras auf den Markt, die CoaXPress 2.0 unterstützen. Dies wird auch die Entwicklung neuer Generationen von Anwendungen für Machine-Vision-Inspektionen, Videoerfassung sowie Aufzeichnungen und Überwachungen vorantreiben, die höhere Leistung zu geringeren Kosten als je zuvor bieten.

 

Machine-Vision-Systeme und Videoüberwachungsanwendungen haben sich seit ihren ersten Tagen, als sie noch auf relativ einfache Anwendungen wie das Überprüfen der Füllhöhe von Flaschen oder die Aufzeichnung von Kunden und Mitarbeitern in einem Laden beschränkt waren, rasant weiterentwickelt. Die heutigen modernen Vision-Systeme müssen weitaus schwierigeren Anforderungen gerecht werden, indem Sie beispielsweise kleinste Fehler in Flachbildschirmen oder Solarzellen erkennen, mit einer an einer Drohne befestigten Kamera ein verirrtes Kind im Wald aufspüren oder per hyperspektraler Bildgebung Materialien erkennen, die mit dem bloßen Auge nicht zu erkennen sind. Diese sowie Tausende anderer schon existierender oder aufkommender Anwendungen erfordern immer höhere Geschwindigkeiten und Auflösungen von Kameras, die aktuelle Schnittstellenstandards von Bildverarbeitungssystemen an ihre Grenzen bringen.
 

Let's double the bandwidth

Der neue CoaXPress 2.0 nimmt sich dieser Herausforderungen an und bietet unter Beibehalt aller anderen Vorteile die doppelte Bandbreite der Vorgängerversion CoaXPress 1.1.1. CoaXPress 2.0 erhöht die maximale Verbindungsbitrate von 6,25 Gbit/s (CXP-6) auf 10 Gbit/s (CXP-10) und 12,5 Gbit/s (CXP-12). Mit vier Kabeln und vier CXP-12-Verbindungen liegt die maximale Datenübertragungsrate bei 50 Gbit/s bzw. 5 GByte/s. Dies ist beispielsweise ausreichend für einen Flächensensor mit 10 Bit und 12 Megapixel bei über 300 Bildern pro Sekunde oder einen Zeilensensor mit 8 Bit und 16.000 Pixeln bei 300.000 Zeilen pro Sekunde. Ein einziger CoaXPress CXP-10 Kameraanschluss liefert eine höhere Bandbreite über ein einziges Kabel als eine erweiterte CameraLink-Kamera mit Full-Konfiguration (6.8 Gbit/s) und 80 Bit über zwei Kabel. Ein CXP-12 Framegrabber mit vier Anschlüssen liefert über einen einzigen Steckplatz mehr Bandbreite als vier CameraLink-Framegrabber mit Full-Konfiguration. CoaXPress 2.0 erhöht auch die Bitrate für Upload-Verbindungen vom Host zum Gerät von 20,83 Mbit/s auf 41,6 Mbit/s für CXP-10 und CXP-12. Dies ermöglicht einem Host den Versand von Auslösemeldungen an eine Kamera mit Raten von nahezu 600 kHz im Einzelauslösemodus oder nahezu 300 kHz im Doppelauslösemodus.























Zusätzlich zu höheren Bandbreiten bietet der CoaXPress 2.0 auch wesentliche Einsparungen bei den Gesamtsystemkosten. Eine CXP-12-Verbindung kann darüber hinaus zwei CXP-6-Verbindungen ersetzen, sodass statt zwei Kabeln nur noch ein Kabel erforderlich ist. Mit CXP-12 verringern sich auch die Kosten für Zubehör wie Repeater und Splitboxen. Mit der höheren Bandbreite des neuen CoaXPress 2.0-Standards reduziert sich auch nicht die maximale Kabellänge von 100 Metern des CXP, was einen enormen Vorteil im Vergleich zu anderen Standards wie USB3 Vision darstellt, bei dem die Kabellänge 3–5 Meter beträgt. Der neue Standard bietet Kabellängen über 100 Meter bei 3,125 Gbit/s, 72 Meter bei 6,25 Gbit/s und 30 Meter bei 12,5 Gbit/s.

Einer der ersten Framegrabber, die den neuen Standard unterstützen, ist der Coaxlink Quad CXP-12, der vier Kanäle mit 12,5 Gbit/s für eine Kamerabandbreite von insgesamt 5.000 MB/s bietet – die höchste Datenerfassungsrate der Branche zur Bilderfassung von den schnellsten und höchstauflösenden Kameras auf dem Markt. Der PCIe (Gen 3) x8 Bus bietet eine Spitzenlast-Busbandbreite von 7.800 MB/s und eine kontinuierliche Busbandbreite von 6.700 MB/s. Da der neue Framegrabber ein einziges günstiges Standard-Koaxialkabels für Datenübertragungen, Kamerasteuerung, Auslöser und Stromversorgung verwendet, bedeutet dies auch Kosteneinsparungen. Er bietet hohe Zuverlässigkeit und Flexibilität, selbst in den härtesten Umgebungen. Durch die direkte Übertragung über den Grafikprozessor (GPU) werden unnötige Systemspeicherkopien vermieden, die Auslastung der CPU gesenkt, die Latenz verringert und wesentliche Leistungsverbesserungen erzielt. HD-BNC- bzw. Micro-BNC-Steckverbinder bieten die bewährte Handhabung durch Drücken und Drehen in der Art eines Bajonettverschlusses und können so schnell und einfach angeschlossen und abgenommen werden.

Der Coaxlink Quad CXP-12 bietet zahlreiche Funktionen wie 20 digitale I/O-Leitungen mit Highspeed-Differenzeingängen, galvanisch getrennte Strommesseingänge, galvanisch getrennte Kontaktausgänge sowie Highspeed-TTL-Eingänge und LVTTL-Ausgänge zur Unterstützung einer breiten Palette an Sensoren und Bewegungsencodern. Hardware-Trigger kommen von den Coaxlink-I/O-Leitungen und Software-Trigger von den Anwendungen, um die Erfassung zu starten. Nach Beginn der Erfassung generiert die Coaxlink-Karte zum entsprechenden Zeitpunkt ein Signal, das ein an die Ausgangsleitung angeschlossenes Beleuchtungsgerät steuert. Coaxlink unterstützt die kontinuierliche Abtastung von Endlosmaterialien, um endlose, sich kontinuierlich bewegende Oberflächen zu prüfen, ohne eine einzige Zeile auszulassen, und die Abtastung einzelner Objekte, um das Bild von Objekten zu erfassen, die sich vor der Kamera bewegen. Das Memento Event-Logging-Tool liefert Entwicklern eine präzise Zeitachse der zeitgestempelten Ereignisse zu Kamera, Framegrabber und Treiber, was eine wertvolle Unterstützung bei der Anwendungsentwicklung und während des Betriebs ist.

Seit der Vision-Schnittstellenstandard CoaXPress 2011 als offizieller Standard anerkannt wurde, hat er sich in den Machine-Vision- und Videoüberwachungsbranchen bei Maschinenbauern und Systemintegratoren weltweit maßgeblich durchgesetzt. CoaXPress 2.0, die neuste Entwicklung des Standards, beinhaltet einen wesentlichen Fortschritt, da er die Bandbreite für die neusten Kameras mit hoher Auflösung und hohen Framerates liefert. Dies ermöglicht Anwendungen der nächsten Generation mit klareren Bildern in weniger Zeit, sodass ein höheres Niveau bei Produktivität, Qualität, Sicherheit und Wirklichkeitsverständnis als je zuvor erreicht werden kann.