각 비전 어플리케이션에 적합한 하드웨어 선택하기

개요

내쇼날인스트루먼트는 이미지 수집 및 처리를 지원하는 다양한 하드웨어 옵션을 제공합니다. 본 문서에서는 각 하드웨어 플랫폼을 위한 소프트웨어와 카메라 지원에 대해 살펴봄으로써 각기 다른 폼 팩터의 선택 방법을 살펴봅니다. 또한 각 하드웨어 옵션이 성능, 산업용 및 통합 기준 등에 대해 어떤 등급이 매겨지는지 살펴봅니다..

This 본 문서에서는 제품간 기술적인 비교에 중점을 맞추고 있으므로 주요 기능, 장점 및 각 플랫폼에 적합한 어플리케이션에 대한 자세한 내용은 웹 세미나: 시각 검사에 적합한 하드웨어 지정하기 를 참고하십시오.

내용

비전 어플리케이션을 위한 NI 하드웨어 플랫폼 옵션

NI 비전 하드웨어 제품에는 스마트 카메라부터 독립형 비전 시스템, PXI 및 PCI 기반 솔루션까지 다양합니다. 본 하드웨어 플랫폼은 폼팩터와 성능 등 여러 면에서 다양하며 각기 다른 환경, 어플리케이션 및 시스템 아키텍처에 적합합니다.


그림 1. 내쇼날인스트루먼트에서 제공하는 주요 비전 하드웨어 플랫폼

최고 성능의 NI CompactRIO와 NI Single-Board RIO 컨트롤러 또한 낮은 대역폭에서 이미지 수집과 처리를 지원합니다. 이는 다른 비전 플랫폼보다 작은 이미지 해상도, 낮은 속도 및 더욱 많은 이미지 압축으로 이미지 수집과 처리를 수행합니다.

그림 2. 비전 플랫폼으로 사용되는 CompactRIO와 NI Single-Board RIO

소프트웨어 및 OS 지원

NI 비전 소프트웨어 패키지는 그림 1의 하드웨어와 함께 실행되도록 제작되었습니다. 다시 말해, 플랫폼간 전환이 가능하고 모든 비전 하드웨어 타겟에서 대부분의 기존 코드를 재사용할 수 있습니다. 또한 단일 소프트웨어 패키지를 사용하면 여러 개의 시스템을 사용할 때 발생하는 개발 시간이나 유지 비용을 줄일 수 있습니다.

CompactRIO와 NI Single-Board RIO 플랫폼은 NI Vision Development Module 이미지 처리 라이브러리만을 지원하며 NI Vision Builder for Automated Inspection을 지원하지 않습니다.

스마트 카메라 Compact Vision System 임베디드 비전 시스템 PXI 및
PXI Express
시스템
산업용 및 데스크탑 PC CompactRIO/
Single-Board RIO
Vision Builder for Automated Inspection
Vision Development Module

표 1. 하드웨어 시스템 옵션에 지원되는 비전 소프트웨어

 

모든 플랫폼에서 NI LabVIEW를 사용하는 것 이외에도 NI Vision Development Module을 활용하여 C, C++, Visual Basic, .NET 언어 (Visual Basic .NET 및 C#)를 사용한 텍스트 기반 개발 환경에서 Windows OS (표 2)를 구동하는 시스템을 프로그래밍할 수 있습니다.

 

스마트 카메라 Compact Vision System 임베디드 비전 시스템 PXI 및
PXI Express
시스템
산업용 및 데스크탑 PC CompactRIO/
Single-Board RIO
Windows
Real-Time

표 2. 하드웨어 시스템 옵션에 지원되는 OS

각 플랫폼의 장점과 기능 비교

각 플랫폼은 다음 9가지 기준을 기반으로 비교됩니다.

  • 통합된 I/O – I/O의 양과 폭 (디지털 TTL, 디지털 광학 절연, 아날로그)
  • 움직이는 부품의 개수가 적음 – 팬이 없는 (fanless) 디자인과 솔리드 스테이트 드라이브는 진동으로부터 손상 가능성이 적음
  • 소형의 폼 팩터 – 대형 시스템에 크기가 잘 맞도록 작게 설계됨
  • 전력 소모 – 시스템에서 끌어오는 전체 전력
  • 온도 등급 – 시스템이 검증되는 온도 시스템 범위
  • 수집 대역폭 – 이미지 해상도, 비트 심도, 프레임 속도에 의해 정의된대로 이미지가 시스템에 수집될 때의 최고 처리량
  • 최고 이미지 크기 – 제한된 메모리와 처리하에 시스템에 수집되는 최고 이미지 크기
  • 처리 능력 – 더욱 높은 처리 능력은 코어 또는 코프로세서의 속도와 개수에 의해 특성화됨
  • 기타 측정과의 통합 (예, DAQ, 모션) – 직접 RTSI 연결 및 트리거링. 이더넷 연결을 통한 다른 디바이스와 통합과 비교하여 시스템 (C 시리즈 모듈, PXI 모듈, PCI 보드)에 다른 모듈을 배치 가능한지 여부.


그림 3. 참조 레이더 다이어그램

각 하드웨어 플랫폼 등급이 얼마나 잘 분산되었는지는 레이더 다이어그램의 기준에서 다르게 분포되어 있습니다. 흥미롭게도, 표시된 영역의 면적은 표 3에서 볼 수 있듯이 총 점수가 유사하게 나타나는 것을 확인할 수 있습니다.

 

스마트 카메라 Compact Vision System 임베디드 비전 시스템 PXI 및
PXI Express
시스템
산업용 및 데스크탑 PC CompactRIO/
Single-Board RIO
산업용 적합성 통합된 IO
(양 및 폭)
3 4 4 5 5 5
더욱 적은 개수의
움직이는 부품
5 5 5 3 3 5
소형의 폼 팩터 5 4 3.5 2 2 4
전력 소모 5 4 4 2 2 5
온도
등급
4 4 3 4 3 5
성능 수집
대역폭
3 3 4 4 5 1
최고 이미지 크기 2 3 4 4 5 1
처리 능력 2.5 3 4 4.5 5 2
다른 측정
(예, DAQ 및 모션)과
통합
2 2 3 5 4 4
합계 31.5 32 34.5 33.5 34 32

표 3. 모든 NI 비전 하드웨어 플랫폼의 등급 비교

NI 스마트 카메라


특징

  • 통합된 프로세서와 이미지 센서
  • 가장 낮은 전원 소비
  • 전용 비전 하드웨어
  • 더욱 빠른 알고리즘 성능을 위한 특정 모델에서의 DSP 코프로세서
  • 통합된 디지털 I/O와 내장된 조명 컨트롤

NI Compact Vision System


그림 5. NI Compact Vision System의 레이더 다이어그램

 

특징

  • 여러 개의 테더링된 IEEE 1394 카메라
    (다중 카메라 시스템용 스마트 카메라보다 저렴)
  • 전용 비전 하드웨어
  • 솔리드 스테이트 스토리지
  • 29개의 재구성가능한 디지털 I/O 라인
  • 가장 작은 크기의 테더링된 시스템

NI 임베디드 비전 시스템


그림 6. NI 임베디드 비전 시스템의 레이더 다이어그램

특징

  • 여러 개의 테더링된 IEEE 1394 카메라
    (다중 카메라 시스템용 스마트 카메라보다 저렴)
  • 전용 비전 하드웨어
  • 듀얼 코어 프로세서와 2 GB RAM
  • 팬 없는 디자인과 솔리드 스테이트 스토리지
  • 여러 산업용 통신 및 I/O 옵션

PXI 및 PXI Express 시스템          


그림 7. PXI 및 PXI Express 시스템의 레이더 다이어그램

특징

  • 모든 이미징 표준 지원
  • 스타 트리거 (PXI 섀시의 모든 모듈을 동기화하기 위해 사용되는 고성능 트리거 신호)를 통한 우수한 타이밍, 트리거링 및 통합
  • 비전/비전이 아닌 플러그인 보드 모두에 광범위하게 사용

산업용 및 데스크탑 PC

 

그림 8. PC 시스템의 레이더 다이어그램

특징

  • 비전/비전이 아닌 플러그인 보드 모두에 광범위하게 사용
  • 플러그인 보드와 호환을 위해 PC에 소요되는 시간
  • NI의 검증 시스템 (Embedded Vision System, PXI) 보다 저장수명 (shelf-life) 단축
  • 통합된 USB, IEEE 1394, [Gigabit] 이더넷 포트
    사용 시 플러그인 보드에 필요없음 (단, 플러그인 보드는 I/O 및 오프로딩을 제공함)
  • 프로세서, 메모리, 스토리지 등을 위한 무제한 옵션

CompactRIO와 NI Single-Board RIO


그림 9. CompactRIO와 NI Single-Board RIO 시스템의 레이더 다이어그램

특징

  • 모듈형 I/O (어플리케이션 기반으로 믹스 앤 매치)
  • -40 ~ +70 °C 온도 범위
  • NI Single-Board RIO는 OEM/임베디드 디바이스에 적합한 보드 전용 버전
  • 프로세서에서의 더욱 낮은 수집 대역폭과 높은 이미지 압축 해제 로드
    (현재 IP 카메라를 사용하고 타사의 C 시리즈 프레임 그래버를 사용하여 아날로그 카메라로 jpeg 포맷을 수집할 때 적합)

카메라 지원 및 카메라 선택

비전 시스템을 선택할 때 카메라 호환성은 최종 결정을 좌우하는 요소입니다. 비전 시스템 결정은 어떤 이미징 표준을 선택하느냐와 어플리케이션에 어떤 유형의 이미징 센서가 필요한지에 따라 매우 다양해질 수 있습니다. 시장에서 제공되는 카메라 옵션이 광대할 뿐만 아니라 NI에서 지원하는 표준도 다양하므로 사용자는 비전 시스템을 선택할 때 도움이 필요할 것입니다. 표 3과 4에서는 각기 다른 유형의 카메라와 함께 사용하기 위해 어떤 하드웨어 솔루션을 고려해야 하는지 정보를 제공합니다.


그림 10. 내쇼날인스트루먼트의 비전 시스템은 여러 업체의 카메라와 호환됩니다.

 

  스마트 카메라 Compact Vision System 임베디드 비전 시스템 PXI 및
PXI Express
시스템
산업용 및 데스크탑 PC CompactRIO/
NI Single-Board RIO
아날로그 1

병렬 디지털
Camera Link
GigE Vision
IEEE 1394
USB (DirectShow)
IP  
통합된 이미지 센서

1비 NI 아날로그 모듈을 통한 낮은 대역폭

표 4. 이미징 표준을 위한 시스템 지원

 

스마트 카메라 Compact Vision System 임베디드 비전
시스템
PXI 및
PXI Express
시스템
산업용 및 데스크탑 PC CompactRIO/
NI Single-Board RIO
영역 스캔 (2D)
라인 스캔에 적합 1 1
컬러 이미징
적외선 1
3D 레이저 프로파일링 센서2
UV 이미징
엑스레이 이미징 1 1

1하드웨어 플랫폼이 요구될 경우 센서-시스템 통합을 구현하는 옵션은 제한적입니다.
2또한 3D 측정은 삼각분할 알고리즘과 함께 여러 카메라 및/또는 구조화된 광원을 사용하여 실행되기도 합니다.

표 5. 각기 다른 센서 유형에 대한 시스템 적합성