프로세서와 인터페이스

광학 시스템으로 캡처한 이미지는 통신 인터페이스를 통해 프로세서로 전달합니다.

프로세서(Processor)

시스템의 '뇌'에 해당하는 부분으로, 비전 소프트웨어를 실행하여 입력된 이미지 데이터를 분석하고, 필요한 연산을 수행하며, 최종적인 판단(예: 합격/불합격, 좌표값)을 내립니다. 다음과 같은 2가지 유형이 있습니다.

• 컴퓨터 기반 시스템: 비전 전용 컨트롤러, 산업용 컴퓨터, 일반 컴퓨터, 워크스테이션, 서버 컴퓨터 등 다양하게 선택합니다. 강력한 처리 능력과 높은 유연성(다양한 소프트웨어 및 하드웨어 추가 가능)이 장점이지만, 별도의 공간과 구성 요소(카메라, 조명, 인터페이스 카드 등)가 필요합니다.

• 임베디드 시스템 (스마트 카메라/비전 센서): 카메라 내부에 프로세서가 내장된 형태입니다. 설치가 간편하고 시스템 구성이 단순하지만, 컴퓨터 기반 시스템보다 처리 능력이나 기능 확장에 제한이 있을 수 있습니다.

처리해야 할 이미지의 해상도, 프레임 속도, 분석 알고리즘의 복잡성, 필요한 응답 시간 등을 고려하여 적절한 처리 능력을 갖춘 프로세서를 선택해야 합니다.

인터페이스(Interface)

카메라 인터페이스 (Camera Interface)

카메라와 프로세서(PC 또는 임베디드 시스템) 간에 이미지 데이터와 제어 신호를 전송하는 규격 및 물리적 연결 방식을 의미합니다. 각 인터페이스는 대역폭(데이터 전송 속도), 최대 케이블 길이, 안정성, 비용, 구현 용이성 등에서 차이가 있어 애플리케이션 요구 사항에 맞는 것을 선택해야 합니다. GigE, USB3, Camera Link, HS-Link, CoaXPress(CXP) 등이 주로 사용 됩니다. 본 글에서는 대표적인 인터페이스인 GigE만 다룹니다.

GigE 인터페이스(GigE Interface)

 산업용 영상 처리 분야에서 널리 사용되는 고속 카메라 인터페이스 표준으로, 기가비트 이더넷(Gigabit Ethernet) 기술을 기반으로 합니다. GigE Vision은 기본적으로 일반적인 이더넷 네트워크 인프라를 활용하되, 머신 비전에 특화된 프로토콜을 추가하여 고속의 안정적인 이미지 전송을 가능하게 합니다. 일반적인 이더넷 환경에서도 사용할 수 있다는 점에서 별도의 전용 프레임그래버나 케이블 없이 장거리 통신이 가능하다는 것이 큰 장점입니다. 이론상으로는 최대 100m까지 Cat5e 이상 케이블로 연결할 수 있으며, 네트워크 허브나 스위치를 통해 여러 대의 카메라를 동시에 연결하고 제어하는 것도 가능합니다. PoE(Power over Ethernet)기능을 통해 전원을 공급할 수 있습니다.

GigE 인터페이스 비교

인터페이스 카드(Interface Card)

카메라로부터 전송된 이미지 데이터를 고속으로 수신하여 컴퓨터의 메모리로 전달하는 역할을 하는 하드웨어 보드입니다. GigE Vision 인터페이스는 일반적으로 PC의 표준 이더넷 포트 또는 전용 NIC(Network Interface Card)를 통해 데이터를 수신합니다. 

케이블 (Cables)

선택한 인터페이스 규격에 맞는 고품질 케이블을 사용하는 것이 중요합니다.  산업 환경의 노이즈, 진동, 굴곡 등을 견딜 수 있는 산업용 등급의 케이블을 사용하고, 커넥터가 단단히 고정되는지 확인해야 합니다. 케이블 길이 제한은 인터페이스 선택에 중요한 요소입니다.

TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol)

GigE 에 사용되며, 인터넷과 대부분의 네트워크에서 사용되는 기본 통신 프로토콜 집합입니다. 이 중 TCP는 전송 계층에서 동작하며, 데이터가 목적지까지 정확히 도달하도록 신뢰성을 보장하는 역할을 합니다. 반면 IP는 인터넷 계층에서 동작하며, 데이터를 전달할 대상의 주소를 지정하고 라우팅하는 기능을 담당합니다. IP와 Port는 마치 주소와 문 번호처럼 동작하며, 함께 사용되어야 특정 장치 안의 특정 프로그램과 통신할 수 있습니다. 계층 구조로 구성되어 있어, 기능별로 나뉜 프로토콜들이 협력합니다.