비전 어플리케이션에 적합한 하드웨어 선택하기

NI 비전 하드웨어 제품에는 스마트 카메라부터 독립형 비전 시스템과 강력한 PXI 및 PC 기반 솔루션에 이르기까지 다양한 폼 팩터가 포함됩니다. 이러한 하드웨어 플랫폼은 폼 팩터와 성능을 비롯한 여러 면에서 차이가 있으며, 각각 적합한 환경, 어플리케이션, 시스템 아키텍처가 다릅니다.

그림 1. National Instruments가 제공하는 주요 비전 하드웨어 플랫폼

최고 성능의 NI CompactRIO와 NI Single-Board RIO 컨트롤러 또한 낮은 대역폭에서 이미지를 수집하고 처리할 수 있도록 지원합니다. 이는 다른 비전 플랫폼보다 이미지 해상도와 속도를 낮추고 이미지를 더 많이 압축하여 이루어집니다. 

그림 2. 비전 플랫폼으로 사용된 CompactRIO 및 NI Single-Board RIO

NI 비전 소프트웨어 패키지는 그림 1의 하드웨어 옵션과 함께 실행됩니다. 즉, 플랫폼 간을 전환하고 모든 비전 하드웨어 타겟에서 기존 코드를 상당 부분 재사용할 수 있습니다. 또한 단일 소프트웨어 패키지를 유지보수하여 여러 시스템을 개발하는 데 드는 시간과 유지보수 비용을 줄일 수 있습니다. 

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

표 1. 하드웨어 시스템 옵션에 대한 비전 소프트웨어 지원

NI Vision Development Module을 활용하면 모든 플랫폼에서 NI LabVIEW 그래픽 프로그래밍 환경을 사용할 수 있는 것 외에도 C, C++, Visual Basic, .NET 언어 (Visual Basic .NET 및 C#)를 사용하는 텍스트 기반 개발 환경에서 Windows OS (표 2 참조)를 실행하는 시스템을 프로그래밍할 수 있습니다.

표 2. 하드웨어 시스템 옵션에 대한 OS 지원

서로 다른 플랫폼을 다음과 같은 9가지 기준으로 비교합니다.

• 통합 I/O – I/O의 양과 폭(디지털 TTL, 디지털 광학 절연, 아날로그)
• 유지보수해야 할 가동 부품 감소 – 팬리스 설계와 솔리드 스테이트 드라이브로 진동으로 인한 손상 감소
• 컴팩트한 폼 팩터 – 물리적으로 더 큰 시스템에 맞게 작게 설계
• 전력 소비 – 시스템이 사용하는 총 전력
• 온도 등급 – 검증된 온도 시스템의 범위
• 수집 대역폭 – 이미지 해상도, 비트 깊이, 프레임 속도의 조합으로 정의된 시스템으로 이미지를 수집할 수 있는 최대 처리량
• 최대 이미지 크기 – 메모리와 처리 능력에 한계가 있는 시스템에서 수집할 수 있는 최대 이미지 크기
• 처리 능력 – 속도와 코어 또는 보조 프로세서의 개수로 특징지어지는 고성능 처리 능력
• 다른 측정과의 통합 (예: DAQ, 모션) – 직접적인 RTSI 연결과 트리거링 그리고 시스템에 배치할 수 있는 다른 모듈의 가용성 (C 시리즈 모듈, PXI 모듈, PCI 보드)을 다른 디바이스의 이더넷 연결을 통한 통합과 비교

그림 3. 참조 레이더 다이어그램

각 하드웨어 플랫폼의 성능은 레이더 다이어그램의 각 기준에 따라 점수가 매겨져 있습니다. 흥미롭게도 각 다이어그램에서 다루는 영역은 거의 동일하며, 이는 표 3의 유사한 총점에서도 확인할 수 있습니다.

표 3. 모든 NI 비전 하드웨어 플랫폼의 등급 비교

NI 스마트 카메라

그림 4. NI 스마트 카메라용 레이더 다이어그램

특징

• 통합 프로세서 및 이미지 센서
• 최저 전력 소비
• 전용 비전 하드웨어
• 알고리즘 성능을 높이는 특정 모델의 DSP 보조 프로세서
• 통합 디지털 I/O 및 내장 조명 컨트롤

NI 컴팩트 비전 시스템

그림 5. NI 컴팩트 비전 시스템용 레이더 다이어그램

특징

• 여러 대의 테더링된 IEEE 1394 카메라
  (여러 카메라 시스템의 경우 스마트 카메라보다 저렴)
• 전용 비전 하드웨어
• 솔리드 스테이트 스토리지
• 29개의 재구성 가능한 디지털 I/O 라인
• 가장 컴팩트한 테더링 시스템

NI 임베디드 비전 시스템

그림 6. NI 임베디드 비전 시스템용 레이더 다이어그램

특징

• 여러 대의 테더링된 IEEE 1394 카메라
  (여러 카메라 시스템의 경우 스마트 카메라보다 저렴)
• 전용 비전 하드웨어
• 듀얼 코어 프로세서 및 2 GB RAM
• 팬리스 설계 및 솔리드 스테이트 스토리지
• 다양한 산업용 통신 및 I/O 옵션

PXI 및 PXI Express 시스템             

그림 7. PXI 및 PXI Express 시스템용 레이더 다이어그램

특징

• 모든 이미징 표준 지원
• 탁월한 타이밍, 트리거링, PXI 섀시의 모든 모듈을 동기화하는 데 사용할 수 있는 고성능 트리거 신호인 Star 트리거와의 통합
• 비전 관련 및 비비전 플러그인 보드의 폭넓은 가용성

산업용 PC 및 데스크탑              

그림 8. PC 시스템용 레이더 다이어그램

특징

• 비전 관련 및 비비전 플러그인 보드의 폭넓은 가용성
• 플러그인 보드와 호환되도록 PC를 검증하는 데 시간 소요
• NI의 검증된 시스템 (임베디드 비전 시스템, PXI)보다 짧은 보관 기간
• 통합된 USB 2.0, USB3, IEEE 1394, [기가비트] 이더넷 포트를 사용하는 경우 플러그인 보드 불필요
  (플러그인 보드가 I/O 및 오프로딩을 제공하는 경우에도 불필요)
• 프로세서, 메모리, 스토리지 등의 무제한 옵션

CompactRIO 및 NI Single-Board RIO

그림 9. CompactRIO 및 NI Single-Board RIO 시스템용 레이더 다이어그램

특징

• 모듈형 I/O (어플리케이션에 따라 조합 가능)
• -40~+70°C의 온도 범위
• NI Single-Board RIO는 OEM/임베디드 디바이스에 적합한 보드 전용 버전
• 프로세서의 수집 대역폭이 낮고 이미지 압축 해제 로드는 높음
  (현재 IP 카메라를 사용하여 jpeg 포맷을 수집하는 데 적합)

비전 시스템을 선택할 때 최종적으로 카메라 호환성 때문에 결정하는 경우가 많습니다. 어떤 이미징 표준을 선택하고 주어진 어플리케이션에 어떤 타입의 이미징 센서가 필요한지에 따라 선택이 크게 달라집니다. 시장에 출시되어 있는 카메라와 National Instruments에서 지원하는 표준이 무척 다양하기 때문에 비전 시스템을 선택하는 데 도움이 필요할 수 있습니다. 표 3과 4는 다양한 카메라와 그에 맞춰 어떤 하드웨어 솔루션을 고려해야 하는지 보여줍니다.

그림 10. National Instruments의 비전 시스템은 여러 제조업체의 카메라와 호환됩니다.

¹타사 아날로그 모듈로만 낮은 대역폭 실현

표 4. 이미징 표준 시스템 지원

¹하드웨어 플랫폼이 필수인 경우 이러한 센서와 시스템을 조합할 수 있는 옵션은 몇 가지뿐입니다.
²삼각측량 알고리즘과 함께 여러 대의 카메라 및/또는 구조적 빛 소스를 사용하여 3D로 측정할 수도 있습니다.

표 5. 다양한 센서 타입의 시스템 적합성