Trigger-over-CoaXPress

간단하고 뛰어난 성능: Host-to-Device 트리거를 통한 CoaXPress의 정밀한 카메라 트리거링

CoaXPress는 고해상도 이미지의 고속 전송을 위해 높은 대역폭을 필요로 하는 애플리케이션에 널리 사용되는 머신 비전 인터페이스 기술입니다. 하지만 CoaXPress의 이점은 대역폭에만 국한되지 않습니다. 이 표준은 또한 GigE Vision 또는 USB3 Vision과 같은 다른 머신 비전 표준을 뛰어넘는 정밀한 트리거링을 위한 고급 내장 기능을 제공합니다.

이 문서에서는 까다로운 머신 비전 애플리케이션을 위한 Trigger-over-CXP의 특징과 이점에 대해 설명합니다.

CoaXPress 표준의 내장 기능能

CoaXPress Host-to-Device 트리거는 CoaXPress 표준의 일부입니다. CoaXPress I/O 채널의 이 기능을 통해 호스트(프레임 그래버)는 CoaXPress 링크를 통해 장치(카메라)를 트리거할 수 있습니다.

트리거 신호는 다음과 같은 다양한 소스에서 시작될 수 있습니다.

• 이미지 처리 애플리케이션의 소프트웨어 명령
• 카메라 자체의 트리거 출력(예: 트리거 시퀀스)
• 조명 컨트롤러
• 프레임 그래버의 범용 I/O(GPIO)에 연결된 기타 센서 또는 액추에이터

결과적으로 CoaXPress를 통한 트리거는 이미지 캡처의 정확한 타이밍이나 조명, 다른 카메라 또는 센서와 같은 다른 시스템 구성 요소와 카메라의 동기화가 필수적인 산업용 애플리케이션에 최적입니다.

단일 케이블 연결로 간소화된 시스템 아키텍처

CoaXPress 트리거는 카메라 제어 데이터, 고속 이미지 데이터 스트림, 카메라 전원과 함께 단일 케이블 레인을 통해 전송됩니다. 이 단일 케이블 솔루션은 설치 복잡성을 줄여주므로 설치 및 유지 보수가 더욱 용이합니다. 이는 공간이 제한적이거나 여러 대의 카메라를 설치해야 하는 환경에서 특히 유리합니다. 또한 추가 I/O 케이블이 없어 전체 시스템 비용을 절감할 수 있습니다.

짧은 지연 시간 및 지터 최소화

인터페이스 표준에 관계없이 I/O 포트가 아닌 인터페이스를 통한 트리거링은 시간이 중요한 애플리케이션에서 항상 문제를 일으킵니다. 그러나 많은 시스템 엔지니어들은 CoaXPress가 매우 짧은 지연 시간과 최소화된 지터로 트리거한다는 점을 간과합니다.

지연 시간(또는 지연)은 신호 발신자와 수신자 간에 신호를 물리적으로 전송하는 데 필요한 시간입니다. 이는 물리적 값으로서 이론적으로는 값이 일정합니다.

그러나 실제로는 변동이 발생합니다. 이러한 변동의 진폭을 지터라고 합니다. 머신 비전에서 빠른검사 작업을 수행하려면 지연 시간이 짧아야 하지만 지터는 시스템 성능의 예측 가능성에 영향을 미치기 때문에 더욱 중요합니다.

CoaXPress 트리거 신호는 지연 시간이 0.5마이크로초(µs) 미만으로 매우 짧습니다. 따라서 이 인터페이스는 제어 입력에 매우 민감하게 반응하여 빠르고 정확하게 응답할 수 있습니다. 이는 액추에이터 기반 애플리케이션이나 센서가 카메라 앞에서 빠르게 움직이는 객체를 감지할 때와 같이 이벤트 기반 트리거에 유용합니다.

비교하자면, 전용 I/O 케이블을 통해 액추에이터에서 직접 공급되는 트리거 신호의 일반적인 지연 시간은 약 5µs(광결합 트리거의 경우 최대 25µs)이므로 CXP 케이블을 통한 트리거의 추가 지연 시간은 미미합니다.

이처럼 매우 짧은 지연 시간 외에도 CoaXPress는 다음 문자 경계까지의 지연에 해당하는 Host-toDevice 트리거 지터를 제공하며, 이는 0~480ns 사이에서 변동합니다. 이 지터 값은 CoaXPress 지터 보정 기능 덕분에 카메라가 자동으로 수신 트리거 신호에 가변 지연을 추가하여 노출 시작이 항상 최종 상승 에지 트리거 신호와 일치하도록 합니다. 이렇게 하여 잔류 지터를 2ns 수준으로 낮춰 지터를 사실상 제거합니다!

지터 보정을 통해 트리거 지연 시간이 매우 짧을 뿐만 아니라 사실상 일정해집니다. 이러한 트리거 예측 가능성은 정밀도와 타이밍이 중요한 라인 스캔 애플리케이션에 적합합니다. 이미지를 한 번에 한 라인씩 캡처하는 라인 스캔 애플리케이션에서는 타이밍이 조금만 달라져도 캡처된 이미지에 오류나 불일치가 발생할 수 있습니다. CoaXPress 지터 보정은 최소한의 지터를 제공함으로써 트리거 타이밍이 일관되고 안정적으로 유지되게 합니다.

확인 응답 루프를 통한 안정적인 트리거 신호 전송

CoaXPress 표준에서는 전송되는 모든 트리거 메시지를 수신자가 확인 응답해야 합니다. 이를 통해 카메라와 프레임 그래버 간 통신의 안정성과 견고성을 확보할 수 있습니다. 확인 응답 메커니즘은 오류를 방지하고 트리거 메시지가 올바르게 수신되고 처리될 수 있게 해 줍니다. 이는 의료 영상이나 품질 관리와 같이 신뢰성이 중요한 애플리케이션에서 중요합니다.

사전 설정된 시간제한이 만료되기 전에 확인 응답이 수신되면 트랜잭션이 정상적으로 종료됩니다.

참고: Euresys CoaXPress 프레임 그래버는 시스템 개발자가 애플리케이션 요구 사항에 따라 시간 초과를 미세 조정할 수 있는 추가 GenApi 기능인 CxpTriggerAckTimeout을 제공합니다.

제한 시간 내에 확인을 받지 못하면 송신자는 트리거 패킷을 다시 전송하고 확인 응답을 위한 새로운 대기 기간을 시작하는 재시도를 수행할 수 있습니다.

참고: Euresys CoaXPress 프레임 그래버는 Euresys의 CxpTriggerMaxResendCount GenApi 기능을 사용하여 재시도 횟수를 조정할 수도 있습니다.

설정된 최대 재시도 횟수 이후에도 확인 응답을 받지 못하면 트랜잭션이 비정상적으로 종료됩니다.

지연 시간이 짧고 지터가 적으며 확인 응답 루프가 있는 CoaXPress 트리거는 매우 결정적이기 때문에 일관되고 예측 가능하게 수행됩니다. 이는 정확한 타이밍과 동기화가 요구되는 산업 및 과학 애플리케이션에 필수적입니다.

카메라 노출 시간 제어

CoaXPress의 트리거 기능은 단순한 이미지 캡처 시작을 넘어서는 기능입니다. 사용자는 표준의 명령을 사용하여 카메라의 노출 시간도 제어할 수 있습니다.

이는 기본 트리거 메시지 형식(펄스)을 통해 구현됩니다. 각 트리거에 대해 송신기는 두 개의 장치 트랜잭션을 생성합니다. 하나는 신호의 상승 에지에, 다른 하나는 하강 에지에 있습니다. 두 신호 사이의 간격을 통해 프레임 그래버는 카메라 사이클을 제어할 수 있습니다. 이를 통해 개발자는 객체 속도나 조명 조건 등 이미징 조건에 따라 이미지 수집을 최적화할 수 있는 향상된 유연성을 확보할 수 있습니다.

최대 78MHz 트리거 속도

CoaXPress 표준에서 “업커넥션(upconnection)”은 프레임 그래버에서 카메라로 카메라 제어 및 트리거링에 사용되는 통신 채널을 의미합니다. CXP 표준 버전 2.0은 이 업커넥션의 속도를 CXP-10 및 CXP-12 속도의 경우, 20.83Mbps에서 41.67Mbps로 두 배로 높였습니다. 이를 통해 카메라 제어 및 트리거 속도가 빨라져 전용 고속 업링크 케이블 없이도 500kHz 이상의 트리거 속도를 구현할 수 있습니다.

CoaXPress는 높은 트리거 속도를 지원합니다. CXP- 6까지는 인터페이스를 통해 최대 297.6kHz의 트리거 속도가 가능합니다. CXP-10 및 CXP-12 링크 속도는 최대 595.2kHz의 속도를 지원합니다. 이러한 기능으로 인해 CoaXPress를 통한 트리거는 인라인 검사 또는 실시간 모니터링과 같은 고속 이미징 애플리케이션에 적합합니다.

이 주파수가 충분하지 않은 경우 CoaXPress의 옵션인 고속 업커넥션 기능을 사용하여 더 높은 트리거 속도를 구현할 수 있습니다.

고속 업커넥션은 업커넥션에 전용 업링크 케이블을 할당함으로써 추가 대역폭을 제공하고 CXP-12 링크 속도에서 최대 78MHz의 트리거 속도를 지원합니다.

양방향 트리거링

CoaXPress는 또한 카메라에서 프레임 그래버로의 트리거도 지원합니다. 예를 들어, 카메라가 스캔의 시작과 중지를 제어할 수 있어 다양한 애플리케이션에서 유연성을 확보할 수 있습니다. 양방향 트리거링은 카메라가 프레임 그래버로 트리거 신호를 전송할 수 있기 때문에 더욱 유연하고 역동적으로 작동할 수 있게 해 줍니다. 이는 자동화된 검사 시스템이나 실시간 모니터링과 같이 카메라가 트리거의 타이밍을 제어해야 하는 애플리케이션에서 중요합니다.