기가비트 이더넷(Gigabit Ethernet)
기가비트 이더넷 (GigE)은 머신 비전 산업에서 오랜 역사(2006)를 가지고 있으며, 대부분의 제조사는 이 기술을 사용하고 있습니다. 머신 비전의 기가비트 이더넷은 GigE Vision 표준에 의해 지원되므로, 여러 공급 업체의 하드웨어와 소프트웨어가 GigE 연결을 통해 원활하게 상호 운용 될 수 있습니다. 기가비트 이더넷은 유연하고 비용이 효율적입니다. 머신 비전의 GigE는 최대 100 미터 케이블 길이와 NIC, 스위치, 케이블 등과 같은 다양한 상용 시스템 구성 요소를 사용할 수 있기 때문에 높은 유연성을 제공합니다. 이미지 데이터는 프레임 그래버없이 컴퓨터에 전송이 가능합니다. 케이블 연결을 단순화하기 위해 여러 GigE 카메라는 PoE(Power-over-Ethernet) 연결을 제공합니다. 표준 구성 요소의 사용과 통합의 단순성은 함께 비용 절감으로 이어집니다. 그러나 이해해야 할 중요한 점은 IEEE 표준 802.3ab에 의해 125MB/s 또는 초당 1,000,000,000 비트로 정의 된 기가비트 이더넷의 실제 속도는 대역폭의 일부가 다음과 같기 때문에 이미지 데이터 전송에 완전히 사용할 수 없다는 것입니다. 데이터에는 다양한 헤더 정보가 차지하기 때문에 완전히 사용할 수 없습니다. 이미지 데이터의 유효 GigE 대역폭은 115MB/s입니다. 자동화 된 생산 라인의 많은 머신 비전 설치는 여러 대의 카메라를 기반으로하며, 유연성으로 인해 GigE는 종종 가장 매력적인 인터페이스로 꼽힙니다. GigE의 고유 한 특징은 계층 적 마스터/슬레이브 아키텍처를 통해 네트워크 전체에서 Clock을 동기화하는 프로토콜인 PTP(Precision Time Protocol)가 있습니다. 보통 카메라는 PTP가 표준 기능으로 제공됩니다. 최신 CMOS 이미지 센서의 대부분은 더 높은 비트 심도와 높은 프레임 속도를 통해 더 높은 해상도, 더 높은 동적 범위를 제공합니다. 개별적으로 그리고 특히 조합하여 데이터 전송에 사용되는 대역폭에 대한 수요를 증가시키는 기능입니다. 따라서 이제 10GigE 인터페이스에서 여러 카메라를 사용할 수 있습니다. GigE는 전반적인 대역폭 수요와 관련하여 계속 성장하고 있습니다. 전송 네트워크로서 일반적인 이더넷 속도는 1Gbit/s에서 100Gbit/s ~ 400Gbit/s까지입니다. 머신 비전 인터페이스로서 대부분의 카메라는 여전히 1Gbit/s라는 잘 입증된 1000BASE-T 속도로 작동합니다. 그러나 점점 더 많은 모델에 NBASE-T (2.5Gbit/s 및 5Gbit/s), 10GBASE-T (10Gbit/s) 등 더 빠른 인터페이스가 장착되고 있습니다. 네트워크 또는 연결된 PC가 지원하는 항목에 따라 더 낮은 속도로 자동 협상 할 수있는 10GigE 인터페이스 (10GBASE-T)와 함께 몇 가지 최신 카메라를 사용할 수 있습니다. 최대 10Gbit/s 속도에서 5Gbit/s, 2.5Gbit/s 또는 1Gbit/s까지 조정하여 사용 가능한 대역폭에 맞출 수 있습니다. 또한 일부 카메라 모델은 SFP+ 실드와 함께 제공되므로 고객은 기존의 구리 케이블 대신 광섬유 연결을 사용할 수 있습니다. SFP+ 카메라를 통한 10GigE에는 자동 협상 기능이 없으므로 전체 10Gbit/s의 사용 가능한 대역폭이 필요합니다. 광섬유 케이블 사용의 장점은 케이블 길이 (최대 10km 길이)와 구리 케이블에 영향을 줄 수있는 전기 간섭에 대한 내성을 포함합니다. 제지 산업의 응용 분야는 긴 케이블이 일반적인 요구 사항인 경우의 예입니다. 그리고 GigE와 더불어 10GigE 인터페이스도 부상하고 있습니다. 고해상도와 고속을 제공하는 카메라에 대한 수요는 빠른 속도로 계속 증가하고 있기 때문입니다. 표준 기가비트 용량을 훨씬 초과하는 전송 부하 이더넷 환경으로 인해 많은 데이터를 전송할 수 있습니다. 몇 가지 전용 고용량 옵션이 등장했지만 많은 비전 시스템 설계자와 사용자는 네트워킹 유연성, 긴 케이블 길이 및 익숙해 진 기타 이더넷 기능을 유지하면서 이러한 고속, 고용량의 훨씬 더 높은 대역폭 요구 사항을 지원하기를 원하기 때문에 발전했습니다. 비전 시스템 설계자와 사용자가 자신의 고성능 시스템 요구 사항을 지원할 수있는 10GigE의 능력에 대한 몇 가지 주요 질문에 대한 답을 소개합니다. 10GigE Vision 카메라는 GigE가 지원하는 모든 픽셀 형식을 지원할 수 있습니다. 이러한 형식은 GenICam 픽셀 형식 명명 규칙 (PFNC)에 정의되어 있기 때문입니다. 픽셀 형식에는 단색, 컬러 RGB 및 4 채널 RGB+알파 비디오 스트림(RGB8a로 정의 됨) 지원이 포함됩니다. GigE Vision 표준은 기존 Camera Link 및 USB 카메라와 동일한 범위의 픽셀 형식 및 비트 심도를 처리 할 수 있습니다. 또한 GigE Vision 표준은 동일한 인터페이스를 사용하여 두 개 이상의 병렬 비디오 스트림을 스트리밍 할 수있는 다중 비디오 스트리밍도 지원합니다. 다중 비디오 스트리밍의 문제는 현재 소프트웨어 쪽에서 두 개 이상의 병렬 스트림을 올바른 순서로 받아들이고 배열하는 방법에 있습니다. 오늘날 많은 소프트웨어 공급 업체가 가까운 장래에 중요한 이미지 수집 기능이 될 다중 비디오 스트리밍을 지원하기 위해 노력하고 있습니다. 10GigE 이더넷은 수년 동안 데이터 센터 및 IT 인프라의 기본 데이터 전송 표준이었습니다. 2010년 10GigE의 출현 이후 이더넷 표준은 지속적으로 발전해 왔습니다. 주요 성장 촉매는 고속 및 높은 데이터 전송 용량(초당 전송되는 데이터 양)에 대한 요구 사항이 계속 증가하고 있다는 것입니다. 이더넷의 발전은 Google, Cisco, Intel, IBM 및 기타 여러 IT 비즈니스 내의 주요 동인 덕분입니다. 오늘날 40GigE 이더넷은 100Gb/s 및 그 이상으로 몇 Tbit/s로 이동하는 데이터 센터의 최첨단 기술입니다. IT 업계에서 확립 된 표준을 통해 머신 비전은 고속, 높은 데이터 속도 요구 사항을 빠르게 따라 잡고 있습니다. 앞으로도 인터페이스의 발전이 기대됩니다.