CoaXPress 의이해와적용분야 2009 년 11 월독일에서개최된 Vision2009 에서 CoaxPress( 약칭 CXP) 가 Vision award 를 수상한이래약 1 년 5 개월만인 2011 년 3 월에세계표준규격으로인증을받았으며, 현재는 JIIA(Japan i

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CoaXPress 의이해와적용분야 2009 년 11 월독일에서개최된 Vision2009 에서 CoaxPress( 약칭 CXP) 가 Vision award 를 수상한이래약 1 년 5 개월만인 2011 년 3 월에세계표준규격으로인증을받았으며, 현재는 JIIA(Japan industrial image Association) 를통해제품규격적합인증이시행되고있어

이러한이유로이번기회를통해 CoaxPress 의기본개념과실제적용사례를소개해 CoaxPress 에대한이해를돕고적극적인검토를제안하고자한다. CoaXPress 란?

1 CoaXPress 의이해와적용분야 2009 년 11 월독일에서개최된 Vision2009 에서 CoaxPress( 약칭 CXP) 가 Vision award 를 수상한이래약 1 년 5 개월만인 2011 년 3 월에세계표준규격으로인증을받았으며, 현재는 JIIA(Japan industrial image Association) 를통해제품규격적합인증이시행되고있어 CoaxPress 인터페이스를채용한제품의보급이더욱활발해질것으로예상된다. 물론 CoaxPress 외에도 CameraLink, CameraLink HS, GigE, Firewire, USB 등다양한 FA 용디지털인터페이스가사용되고있어, CoaxPress 가기존인터페이스와비교해어떠한특징이있으며실제어떠한애플리케이션에서이점이있는지에대해의문을가질것이다. 이러한이유로이번기회를통해 CoaxPress 의기본개념과실제적용사례를소개해 CoaxPress 에대한이해를돕고적극적인검토를제안하고자한다. CoaXPress 란? CoaXPress 는머신비전카메라용으로새롭게개발된 Digital Interface Technology 로써기존인터페이스의모든특징을고려해제작된차세대고속인터페이스라고할수있으며, 카메라링크인터페이스에가까운특징을가지고있지만, 동축케이블을이용해고속데이터전송과케이블길이제한을해결한획기적인기술이다. CoaxPress 의주요특징을보면, 동축케이블로디지털신호전송 1 개동축케이블로현재판매중인대부분의머신비전용카메라데이터전송률대응 High data rate: 최고 6.25 Gbit/s( 동축케이블 1 개사용 ), 최고 25Gbit/s( 동축케이블 4 개사용 ) Long cable length: 100M 이상데이터전송 (Hub, Repeater 사용불필요 ) 유연한케이블솔루션 : 유연성이뛰어나고신뢰성높은동축케이블을사용 간단한배선 : 비디오, 통신, 제어, 전원을동축케이블 1 개로해결 저렴한케이블솔루션 Real Time 동작등을들수있다. < 사진 1> 카메라링크와 BNC 커넥터의비교 < 사진 2> 유연성이뛰어난동축케이블

2 CoaxPress 인터페이스카메라 Adimec 에서는아래에소개하는 2 개모델에 CoaxPress 인터페이스를채용해 CameraLink 를포함한다양한인터페이스의선택이가능하게됐다. 인터페이스의선택을위해서는어떠한성능과기능의카메라를사용할것인지가선행돼야하기에실제적용사례를가지고구체적으로설명하기전에새로운인터페이스가필요한이유와 CoaxPress 규격적용카메라의사양에대해간략하게설명하고자한다. 왜새로운인터페이스인가? 현재머신비젼에는 CameraLink, GigE Vision, Firewire, USB 등의디지털인터페이스가주로사용되고있지만, 머신비전기술의진화, 센서기술의진화, 애플리케이션의고해상도및고속화요구에대응해이들인터페이스는고기능화, 고속화를요구하는고객의요구를충족시켜주지못하고있다. 예를들어, 고속카메라를사용할경우에는 CameraLink 인터페이스를사용하는것이일반적이지만케이블의두께, 케이블제작의어려움등을고려한다면, 리피터등을사용하지않을경우, 실제사용가능한길이는약 5M 가일반적이다. 특히, 카메라를이동하면서촬영하면, 가동용케이블사용이요구되는애플리케이션에서는케이블길이제한이더욱심해지게된다. 물론, 아직까지는특수케이블, 리피터등많은주변기기의보급으로여전히 CameraLink 의선택가능성은높다고할수있다. 비용면에서보면 PC 와직접연결이가능한 Firewire, USB, GigE 등은영상처리보드가 불필요하다는이점이있으나, 전송속도가느리며, GigE 를제외하면긴케이블의사용도 불가능하다. 물론, 시스템비용의절감이최우선인애플리케이션에서는향후도이러한인터페이스의채용이바람직하다고할수있다. 이와같이현재는각각의애플리케이션에적합한인터페이스가사용되고있지만, CMOS 센서의성능향상에따른데이터전송속도의포화에따라인터페이스의고속화가요구되고있다. 물론, 이러한요구에대응해 CameraLink HS, 10GigE, USB3 등다양한차세대인터페이스가제안되고있으나, 길이의제한, 높은가격, 범용적인인터페이스로의사용불가등결정적인요소의결함으로인해아직보편화되지는못하고있다.

3 구분 CoaxPress CameraLink GigE Vision USB-3 Single Speed 3.125Gbps 2Gbps 1Gbps 5Gbps 6.25Gbps (Base, 1Cable) Max Speed N x 625Gbps 6Gbps 1Gbps 5Gbps (N cables) (Full, 2cables) Cost Low Medium Medium Low Complexity Low Low High Low Cabling Coax Custom Multi-core Cat-6 Complex Mass produced Max Length 100m/40m 10m/7m 100m 3m Data Integrity CRC None CRC/Resend CRC Real Time Trigger Yes,+/-4ns Yes No No < 표 1> 산업용카메라인터페이스의비교 OPAL Series 는픽셀사이즈 5.5um 의최신 CCD 를채용한 Progressive 카메라로, 63dB 의 Dynamic range, 최대 12bit 출력, 최대 130Mpx/sec Pixel rate 의 1M(1024x1024) 타입으로매초 120 프레임의촬영이가능하며현재 CameraLink Base, GigE, CoaxPress 3 종류의인터페이스를채용하고있다. < 사진 3> OPAL Series QUARTZ Series 는픽셀사이즈 5.5um 의글로벌셔터 CMOSIS 센서를채용한고속 고해상도카메라로, 60dB 의 Dynamic range, 최대 10bit 출력, 최대 720Mpx/sec Pixel rate, 4M(2048x2048) 타입으로매초 180 프레임의촬영이가능하며, 현재 CameraLink Base, CoaxPress 2 종류의인터페이스를채용하고있다.

당사의고객중에서기존시스템에서는유저가특수카메라모듈을자체적으로개발해사용했으나, 신규시스템의고속화실현을위한카메라의개발에는고도의기술적노하우와장기간의개발기간소요가예상돼상용카메라채용을검토하게됐다. 하지만 CameraLink 인터페이스를채용한상용카메라의경우, 카메라성능은만족했으나다수카메라와케이블배치를고려한설계로인해컴팩트한검사모듈개발에어려움이예상됐다.

4 < 사진 4, 사진 4-1> QUARTZ Series CoaxPress 의적용사례 첫째, Wafer surface inspection 사례다. 매년대형화되고있는 Wafer 표면검사의고속화를위해다양한방법이적용되고있다. 한가지예로써, 다수의카메라를사용해대형 Wafer 를분할해촬영하는것으로고속화를실현하고있지만이경우복잡한광학계에다수의카메라를장착하게됨으로일반카메라를사용하게될경우, 케이블배선과카메라헤드의배치등의많은제약으로인해장비의대형화가불가피하다. 당사의고객중에서기존시스템에서는유저가특수카메라모듈을자체적으로개발해사용했으나, 신규시스템의고속화실현을위한카메라의개발에는고도의기술적노하우와장기간의개발기간소요가예상돼상용카메라채용을검토하게됐다. 하지만 CameraLink 인터페이스를채용한상용카메라의경우, 카메라성능은만족했으나다수카메라와케이블배치를고려한설계로인해컴팩트한검사모듈개발에어려움이예상됐다. 카메라의성능면에서는 QUARTZ 가최적으로판단됐으나, QUARTZ 카메라의데이터처리를위해서는 2 개의굵고유연성이떨어지는 CameraLink 케이블이필요하며, 10bit 의데이터로출력할경우에는카메라최고속도인 180fps 의절반이하인 80fps 정도가한계라는것이문제가됐다. 이러한점에서개발중인 CoaxPress 타입의 QUARTZ 를제안해광학계의소형화, 케이블의유연성, 10bit 데이터전송을가능하게함과동시에컴팩트한 Wafer surface inspection 장비의실현을가능하게했다. 다음사례는고해상도 PCB 검사장비분야다. 현재다양한 PCB 검사장비가나와있으나 대부분이대형 PCB 검사를위해카메라를이동하면서수회또는수십회촬영해검사하는것이 일반적이다. 이러한장비에사용되는케이블은수만회이상가동해도데이터에러가발생하지 않는내구성이요구되며, 일반적으로가동용으로사용되고있는 CameraLink 케이블은데이터의

5 Pixel clock 에따라케이블길이가제한되게된다. 예를들어 85Mhz 에서는데이터에러방지를위해 5M 이내의케이블사용이요구되고있다. 5M 이상의케이블사용을위해서는 66Mhz 로낮추어사용하는것이권장되나, 66Mhz 를사용함으로인해카메라의촬영속도가떨어지며, 결과적으로장비성능을떨어지는결과를가져오게된다. CoaxPress 에서사용되고있는 75 옴의동축케이블은주변에서볼수있는 TV 안테나용으로자주사용되고있다. 일반적으로유연성이없어가동용으로사용시에끊어지기쉬우며단선의우려가있다고알고있는경우가많으나이는잘못된정보라고할수있다. 실제 CoaxPress 규격적합시험에합격한케이블에 5 천만회굴곡테스트를실시했으며계속해서 1 억회까지테스트를실시할예정이다. 이케이블의경우 CameraLink 케이블 (CameraLink Full) 2 개의데이터전송속도와비슷한 6.25Gbps 를동축케이블 1 개를이용하여 7M 케이블로사용이가능하다. QUTRAZ 는데이터전송속도를 6.25, 5, 3.125Gbps 3 가지로변경이가능해 1 개의케이블로 6.125Gbps 로사용가능하나 2 개의케이블을 3.125Gbps 로사용할경우, 6,25Gbps 에서 14M 케이블사용이가능하여적용가능범위가확대될수있다. 실제적용사례를소개하면, QUARTZ CameraLink 타입을사용하고있는고객중에 85Mhz 를사용할경우케이블길이가 2.5M 로제한됨에따라, 일부고객은 66Mhz 로낮추어사용한다. 일부고객은 85Mhz 가대응가능한리피터를사용하고있으나, 이또한장기간사용시케이블의노후화로인한노이즈발생이심각한문제가되어일정기간마다케이블을교체해야하며, 이러한케이블문제를해결하기위해 CoaxPress 를검토중에있다. 맺음말각인터페이스마다장단점이존재함으로, 어떠한인터페이스가최고라고단정지을수는없다. 또한향후새롭게소개될제품들의선택에따라인터페이스도발전해나갈것이기에각인터페이스의특징을잘이해하는것이각애플리케이션에가장적합한인터페이스의선택을가능하게할것이다. Adimec 은고객이최고의선택으로최상의결과를이끌어낼수있도록앞으로도변함없이고객을위한개발과지원을지속해나갈것이다.

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