각 비전 어플리케이션에 적합한 하드웨어 선택하기

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

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.

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.

표 2. 하드웨어 시스템 옵션에 지원되는 OS

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.

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)

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.

¹비 NI 아날로그 모듈을 통한 낮은 대역폭

표 4. 이미징 표준을 위한 시스템 지원

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