接口与标准

可满足您视觉系统需求的CoaXPress 2.0

CoaXPress或CXP这一缩写词指的是专门经过优化用于图像处理的同轴线缆。该标准的特点是具有较高的实时传输速率,在CoaXPress 2.0标准下,每通道传输速率可达12.5 Gbps,通过单根线缆就能够可靠地传输大量数据。

  • 最后更新: 2024/03/14

  • 阅读时间:约 16 分钟

CoaXPress 2.0的关键特性

  • CoaXPress 2.0支持以每通道最高可达12.5 Gbps的数据率传输海量数据,并通过单根同轴线缆供电(Power-over-Coax)

  • 它是每兆字节成本最低的视觉接口之一。

  • 使用时需要搭配额外的接口卡图像采集卡,既能减轻CPU负载,又能实现高效的数据处理。

  • 该接口不仅支持轻松同步多台相机,还支持GenICam标准,可实现相机、接口和软件的无缝集成。

  • 凭借其高数据率和长传输距离,CoaXPress 2.0在半导体行业、3D AOI系统、印刷和食品检测、交通技术以及医疗领域具有显著优势。

CoaXPress 2.0的独特之处

CoaXPress 2.0比上一版本更节省线缆:在采用此版本后,原本需要多条线缆的应用,现在仅需一条同轴线缆即可实现全部功能,同时传输数据和供电,而且传输速度快,每通道每秒可达12.5 Gbit。

CoaXPress标准始终需要借助合适的采集卡来将数据传输到计算机中。
CoaXPress标准始终需要借助合适的采集卡来将数据传输到计算机中。

如果选择CoaXPress技术,则需要升级PC。虽然GigEUSB 3.0等其他接口已是大多数PC的标准配置,但CoaXPress需要额外的接口卡图像采集卡。这是将数据从相机传输到PC的唯一方法。

使用图像采集卡的优势在于可以减轻计算机CPU的负担,为图像处理等其他任务腾出更多的处理能力。

使用CoaXPress接口的优势

得益于这一高速接口,您可以充分利用现代高分辨率成像芯片的高帧率性能,在应用中获得出色表现。

  • 线缆长度:USB 3.0的最大线缆长度限制为10米,而CXP支持的传输距离最高可达40至100米(需降低带宽)。

  • 成本优势:CXP只需要一根线缆来实现数据传输和供电,因此被视为每兆字节传输成本最低的接口之一。

  • 同步:使用CoaXPress 2.0可将多台相机连接到计算机,并轻松实现相互同步。即便是在传送带上移动的物体也能轻松记录。

  • 速度:CXP的速度为每秒12.5 Gbit,为数据传输接口设定了高标准。由于CPU负载降低了,计算机的速度也能从中受益。

  • 低延迟:CoaXPress 2.0为要求严苛的实时应用提供了仅为几微秒的低延迟表现,并且具有确定性,抖动极小。

  • 兼容性:该接口支持GenICam标准,也确保了相机、接口和软件的互联互通。

  • 安装简便:只需一条线缆连接至计算机。这表示您只需安装并连接三个组件。连接器类型仅有一种:紧凑型Micro-BNC (HD-BNC)连接器。

设置典型的CoaXPress 2.0图像处理系统

CoaXPress 2.0系统的典型架构
CoaXPress 2.0系统的典型架构:由相机、同轴线缆和图像采集卡组成

图示为CoaXPress 2.0系统的典型架构。 CXP相机 体积通常比紧凑型USB 3.0或GigE相机更大。这主要是因为它采用了更大的芯片,发热量更大,因此需要更有效的散热设计。

与上一版本相比,这使得系统设计更加简洁,数据线也更少。电源和触发信号是通过同轴线缆(单线缆方案)提供的,因此通常无需使用I/O线缆。相机和图像采集卡使用的标准化线缆连接比以前更可靠。

CoaXPress能让哪些应用领域受益?

CoaXPress的典型应用:自动光学检测
CoaXPress的典型应用:自动光学检测

CoaXPress系统特别适合要用多台高分辨率相机高速同步采集图像的应用场景。该标准具备高带宽,还能将数据从相机远距离传输到电脑,因此在此类应用中大放异彩。例如,这使得半导体行业能够从多个角度采集移动物体的图像。在3D AOI(自动光学检测)系统中,CoaXPress标准能够支持处理大量高分辨率数据,且延迟极小。其他应用领域还包括印刷检测、制造自动化、体育与运动分析食品检测交通技术(ITS)以及医疗

升级到CoaXPress 2.0

如果想将系统从旧版本升级到CoaXPress 2.0,不必更换所有组件。该标准兼容第一个CXP版本,即便系统混合使用不同版本的该接口技术也能正常运行。不过,这样可能会无法享受新的产品特性,所以从长远来看,整套升级更换始终更具优势。  

如果要从其他接口转换到CoaXPress 2.0,应检查几个因素:  

  • 相机和计算机是否兼容新的线缆以及与之相关的高数据率和高分辨率?

  • 是否可以通过CoaXPress供电?

  • 软件和驱动程序是否需要更新?  

可对旧CoaXPress版本以及其他接口进行升级。线缆长度取决于其质量和类型。
可对旧CoaXPress版本以及其他接口进行升级。线缆长度取决于其质量和类型。

接口卡和图像采集卡的区别是什么?

与USB和GigE不同,CoaXPress是一种专用的机器视觉接口。因此,标准PC并未配备连接CoaXPress相机所需的硬件。因此,PC需要额外安装一张图像采集卡。

使用图像采集卡来控制视觉系统

图像采集卡

图像采集卡提供数字接口(CoaXPress、GigE、Camera Link),并临时存储图像数据。部分图像采集卡会对图像数据进行binning(像素合并)或缩放等预处理。数据还会通过直接内存访问(DMA)写入随机存取存储器(RAM),无需经过PC处理器。一般而言,系统可通过Halcon等专用图像处理软件或GenICam等标准化接口来访问图像采集卡中的图像数据。对于采用图像采集卡的系统,其配置难度和成本相对较高。

CXP-12接口卡

接口卡

与图像采集卡不同,接口卡的设计更为简单。它完全省略了图像预处理环节,仅通过相机连接接收图像数据,然后直接将其存储在RAM中。在此过程中,它同样采用了DMA技术来绕过CPU,从而显著减轻CPU负载。但是,由于接口卡不负责处理图像,其成本和配置难度都较低。

接口卡与图像采集卡的对比

功能特点

接口卡

图像采集卡

图像数据预处理(例如缩放)

不支持

支持

通过DMA减轻CPU负载

支持

支持

标准驱动程序/接口(例如GenICam)

支持

大部分支持

连接到图像处理软件的接口(例如Halcon)

支持

大部分支持

安装和配置难度

中等

成本

中等

结论:享受CoaXPress 2.0的优势 

适用于工业图像处理的CoaXPress 2.0标准:可实现远距离、高速传输大量数据这一目标。作为替代Camera Link标准的升级版技术,CoaXPress 2.0机器视觉接口需要在PC中安装图像采集卡。虽然所产生的数据量庞大,但是这并不算是缺点。因为额外的图像预处理工作已被转移到采集卡上,从而减轻PC端CPU的负载,使算力资源得以完全用于图像处理应用。

CoaXPress 2.0现已升级为CoaXPress-over-Fiber光纤架构。欢迎阅读学习文章了解详情。

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CoaXPress 2.0常见问题解答

CoaXPress 2.0是一种面向工业机器视觉系统的高速接口(每通道带宽为12.5 Gbps)。它能够通过单根同轴线缆传输海量数据,并为机器视觉相机供电,适合3D AOI、印刷检测、体育与动作分析以及医疗技术等高要求的应用场景。

CoaXPress 2.0不仅实现了更高的数据率(每通道最高可达12.5 Gbps),还具备极低且可预测的延迟,支持远距离布线(最长可达100米),并能稳定同步多台相机。此外,数据传输和供电通过单根线缆即可同时实现。

除了兼容的机器视觉相机外,PC中还需要配备额外的接口卡图像采集卡。这些组件可确保高效的数据传输,并减轻系统CPU的负载。图像采集卡可提供额外的图像预处理功能,以提升成像质量,并大幅减少图像数据量。通过节省CPU和GPU等硬件的开支迅速收回投资图像采集卡的额外成本。

是的,CoaXPress 2.0向后兼容早期版本。各代技术产品可以混合使用。但是,为了充分利用所有新功能,建议进行完整的系统升级。

CoaXPress 2.0特别适用于涉及高数据率且相机与PC距离较长的应用场景,例如半导体检测、食品检测、印刷品检测、交通技术以及医疗成像。

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