연결을 유지하세요!

1. 왜 인터페이스를 전환하시나요?

산업 환경에서, 모든 것은 신뢰성, 생산성, 및 안정성을 중심으로 이루어집니다. 프로세스들과 장치들은 수많은 인증이 필요합니다. 변화는 미리 계획되고 테스트됩니다. 아무도 아직 초기 단계에 있는 기술의 무한한 가능성에 주목하고 있지 않습니다. 그리고 새로운 것에 대한 건강한 정도의 비판은 당연한 일입니다. 어떤 경우에도, 프로세스과 워크플로의 최적화는 알려진 기술을 사용하여 가장 좋게 계획될 수 있습니다.

하지만, 어떻게 언제 기술이 배포될 준비가 되는지를 알 수 있나요? 실제로 똑딱거리는 기술 시한 폭탄에 앉아있을 위험이 없다는 것을 어떤 포인트에서 확신할 수 있나요? 그리고, 그 포인트가 도달할 때까지, 가만히 앉아서 기다리는 것이 최선의 전략인가요? 하지만 생각해보세요. 만약 우리가 새로운 기술에 참여하지 않았으면, 오늘날 우리는 어디에 있을까요? 시도되고 테스트된 것에 집착하고 다른 사람들의 불완전한 지식에 안주하면서, 어떻게 4차 산업 혁명을 가져올 수 있을까요?

2. 전환기의 기술

USB 3.0 기술의 첫 번째 카메라가 5년 전에 출시된 이래로, 새로운 카메라 인터페이스는 성숙하기에 충분한 시간을 가졌습니다. 산업용 머신 비전에서 시도되고 테스트된 디지털 카메라 인터페이스들과 초기 비교들의 결과는 명확하고 쉽게 요약되었습니다. USB 3.0:

• 매우 빠름
• 산업용 어플리케이션에 이상적임
• 사용하기 쉬움
• 범용적인 사용에 적합함

그러나 USB 인터페이스의 필연적인 발전은 그 포인트에서 엄청난 잠재력이 드러났습니다.

그 이후로, 초창기의 작은 문제들이 확인되었고 긴 시간에 걸쳐 제거되었습니다. 남은 것은 이제 비전 세계를 정복할 수 있는 정교한 기술입니다. 완전한 시스템 스위치오버는 하룻밤 사이에 일어나지 않을 것입니다 - 결국, 큰 변화는 많은 작은 단계들을 요구합니다. 그럼에도 불구하고, 지금 당장 USB 3.0으로 전환하는 것에 우호적인 주장들이 많습니다.

• USB 2.0는 제품 수명-주기의 끝에 다가가고 있습니다. 그 결과, 적절한 하드웨어와 서포트를 얻는 것이 점점 더 어려워지고 (더 비싸지고) 있습니다.
• 2012년에, 인텔(Intel)은 “아이비브리지(Ivy Bridge)” 프로세서를 출시하여, USB 3.0을 메인스트림 인터페이스로 만들었습니다.
• 인텔의 “선라이즈 포인트(Sunrise Point)”(스카이레이크(Skylake) 아키텍쳐) 같은 현재 칩셋은 또 다른 이정표를 나타냅니다. USB 3.0 컨트롤러 인터페이스(xHCI)는, 사상 최초로 모든 USB 속도 클래스들을 통합합니다.
  • 저속모드(Low speed) (1.5 MBit/s)
  • 풀모드(Full speed) (12 MBit/s)
  • 고속모드(High speed) (480 MBit/s)
  • 슈퍼모드(SuperSpeed) (5 GBit/s)
• 그 결과, USB 2.0 고속 컨트롤러 (eHCI)는 더 이상 통합되지 않습니다. “새로운 기술이 오래된 기술을 대체합니다.” 새로운 드라이버는 오래된 기술을 최신 세계로 가져와야 합니다.

마찬가지로, 소비자 시장으로 인해, 새로운 메인스트림 기술은 또한 필연적으로 산업 환경에 유입됩니다.

최신 센서들의 사용

표 1는 IDS 카메라에서 현재 사용된 센서들의 개요를 제공합니다. 최대 센서 픽셀 속도를 제한함으로써, 센서 용량은 사용되는 인터페이스의 대역폭에 맞추어 조절될 수 있습니다. 만약 프레임 레이트가 너무 많이 감소되면, 문제가 되는 인터페이스로 작업하는 것은 더 이상 유용하지 않습니다.

그러므로, 카메라 제조업자들은 새로운 센서와 결합할 인터페이스를 결정할 필요가 있습니다. 그리고, 그런 과정에서, 카메라 제조업자들은 자연스럽게 시장이 요구하는 것을 봅니다. 카메라 어플리케이션은 사용되는 카메라 시스템을 결정합니다 - 그 반대는 아닙니다. 이미지 센서의 경우에 특히 그렇고, 이미지 센서는 어플리케이션에 맞는 옵션을 제공해야 합니다. 필요한 데이터 인터페이스는 그 이후에, 필요한 데이터 전송에 적용되는 요구 사항에 따라 자동으로 결정됩니다. 그러므로, 최신 센서들은 USB 2.0과 같은 “낡은” 인터페이스를 갖는 카메라에 포함되지 않습니다.

그리고, 궁극적으로 사용자가 변화를 만들도록 동기부여하는 모든 것도 변혁의 일부입니다. 새로운 기술의 배포는 항상 학습 곡선을 포함합니다. 직접적인 경험은 가치를 매길 수 없는 장점입니다. 마지막으로, 여러분이 사용해 오던 기술이 동작하지 않을 때에는, 대안을 찾을 필요가 있습니다.

센서 성능을 최대화

(e2v EV76C560와 같은) 동일한 메가 픽셀 센서를 갖지만 상이한 인터페이스를 갖는 두 카메라들의 직접적인 비교를 통해 최대 데이터 레이트에서 분명한 차이가 드러납니다. IDS는 다양한 하우징 변형들을 갖는 USB 2.0 카메라 UI-1240에서 오랫동안 이 센서를 판매해 왔습니다. 인터페이스를 USB 3.0 카메라 제품군으로 전환함으로써, 최종적으로 같은 센서는 이제 그것이 가능한 것을 보여줄 수 있습니다. 최대 픽셀 레이트가 사용될 때, 센서 대역폭이 초당 86 메가픽셀로 증가합니다. USB 3.0 덕분에, 센서의 최대 프레임 레이트(초당 60개 이미지)를 어플리케이션에서 완전하게 구현할 수 있습니다.

CPU 사용량을 감소

호스트 컨트롤러는 USB 3.0의 비동기 통신 덕분에, 새로운 데이터를 지속적으로 쿼리(query)할 필요가 없고, 이는 USB 2.0에서 사용되는 시도되고 테스트되는 “폴링”과 대조됩니다. 이는 또한, 호스트 PC에 훨씬 더 작은 CPU 부하인 것이 분명합니다. e2v 센서와의 테스트에서, 카메라 파라미터의 동일한 구성을 갖는 USB 3.0 변형을 갖는 경우보다 USB 2.0 카메라를 갖는 경우에 CPU 부하가 3 배 더 높았습니다. 이는 더 많은 CPU “자유 시간”을 의미하고, 어플리케이션이 다른 작업을 위하여 CPU 자유 시간을 사용할 수 있습니다.

4. USB 3.0 시스템 - 어떻게 작동하는 지

USB 3.0는 어플리케이션에 공급될 수 있는 이미지 데이터의 양을 증가시킵니다. 그러나, 기가헤르츠 대에서 데이터를 전송하기 위해서는 모든 관련 시스템 구성 요소들이 인증되고 품질 승인되어야 합니다.

USB 3.0 카메라는 포뮬러 1 경주용 자동차와 비교될 수 있습니다. 이것은 보통의 무-연 연료로는 원활하게 작동하지 않거나 최고 속도(SuperSpeed)에 도달하지 않을 것입니다. 반면에, USB 2.0는 중형차와 같습니다. 모든 케이블은 고속으로 USB 데이터를 손쉽게 전송합니다. 시스템 구성 요소들의 품질 및 허용 오차는 타겟 대역폭이 매우 낮을 때는 사실상 무관합니다. USB 2.0 자체가 병목 현상입니다.

그러므로, USB 3.0 SuperSpeed 시스템의 성능은 특정한 카메라 및 임의의 PC 시스템에서 대응하는 드라이버 패키지를 사용한 결과가 아닙니다. “시스템은 그것의 가장 약한 링크만큼만 좋다”라는 말이 이 경우에 딱 맞습니다. USB 3.0은 전송 체인에 모든 구성요소에 의하여 지원되어야 하는 데이터 속도를 얻기 위하여 노력합니다. USB 기술에 의한 성능의 큰 향상 때문에, 모든 시스템 구성 요소들은, 큰 허용 오차 없이 항상 최대 용량으로 작업하도록 요구됩니다.

IDS는 올바른 악세서리를 선택할 수 있도록 지원하고, 약한 부분을 확인하고 제거하는 것을 돕습니다. 이는 IDS가 높은 데이터 레이트에서 원활하게 작동하도록 최고-품질의 USB 3.0 악세사리만을 추천하고 배포하는 이유입니다.

고-품질 케이블이 필수적입니다

정확히 “고-품질”이 의미하는 바가 무엇이고, 왜 이것이 USB 3.0에 대하여 중요할까요? 이 질문에 대답하기 위하여, 케이블이 수행하는 작업과 이 작업이 충족해야 하는 요구사항에 대해 잠시 상상하는 것이 필요합니다.

케이블은 손실 없이 전력 또는 전기 신호의 전송을 할 수 있도록 두 장치들 사이에 플러그 가능하고, 유연하고, 충분히 긴 연결을 생성합니다.

이는 기계적 및 전기적 팩터들이 모두 케이블의 작업을 방해할 수 있는 것을 의미합니다 – 몇 개의 예만 들면, 느슨한 플러그, 구리 와이어에서 꼬임 또는 찢김, 또는 부족한 신호 강도.

기존의 구리-기반의 패시브 케이블은 기본 물리학적 규칙들의 세트에 의하여 제한됩니다. 종종, 이는 케이블 제조 업자들이 모든 요구사항들을 이행하는 적합한 케이블을 생산하는 것을 어렵게 합니다. 타협이 이루어져야 합니다!

USB 3.0 (5GHz) 같은 고-주파 데이터 신호는 물리적인 선 저항에 의하여 약화됩니다. 이것이 강할수록, 구리 와이어가 길어지고 와이어 직경이 작아야 합니다. 결과적인 신호 손실은 삽입 손실로 불립니다.

선 저항은 와이어 직경을 증가시킴으로써 감소될 수 있습니다. 다른 말로, USB 3.0 케이블 내에 구리 와이어가 두꺼울수록, 고-주파수(HF 범위)에서 전송 특성이 더 좋습니다. AWG 값(미국 전선 규격(American Wire Gauge))은 전기 와이어의 직경을 나타냅니다. 낮은 AWG 값은 더 큰 직경을 의미하고, 그러므로 더 낮은 선 저항을 의미합니다. 그러나, USB 3.0 케이블의 총 두께가 그 결과 증가하여, 이것을 덜 유연하고 커넥터의 장착을 복잡하게 합니다.

간단히 말해서, 수많은 것들이 USB 3.0 케이블 생산에서 잘못될 수 있습니다. 특히, 소비자 시장을 위해 쉽고 저렴하게 생산되는 케이블은 종종 산업 환경의 엄격한 기준들을 만족하기 위하여 요구되는 빌드 품질의 기준을 충족하지 못합니다. 이는 증가된 USB 전송 오류들 또는 연결 끊김을 유발합니다. 결과는 감소된 전송 성능 (대역폭) 또는 불안정한 연결입니다.

카메라 드라이버와 연결을 설정할 때, 감소된 전송 품질은 USB 3.0 하드웨어를 갖는 카메라가 USB 2.0 고속 장치로 등록되는 것을 유발할 수 있습니다. 사용된 USB 포트 및 그것의 내부 케이블링이 원인일 수 있습니다. 더 많은 정보를 위하여, 섹션 “올바른” USB 3.0 연결을 보세요.

케이블 길이

USB 3.0 사양은 최대 케이블 길이로 제한되지 않습니다. 이는 케이블 길이와 관련된 고-주파 특성 (삽입 손실) 또는 전압 강하 사이의 관계나 오히려 타협에 의하여 설명됩니다. 이 팩터들을 최소화할 수 있으면, 그 이후에 더 긴 올바르게 기능하는 케이블을 제조할 수 있습니다.

IDS는 고-품질의 효율적인 케이블의 개발을 지원하기 위하여 숙련된 USB 케이블 제조업체와 긴밀히 협력합니다. IDS는 또한, 많은 상이한 어플리케이션들을 위한 더 긴 패시브 케이블들을 제공하기 위하여 노력합니다. 선 품질을 보존하기 위하여, 5m 및 8m 케이블들은 기술에서 요구된 바와 같이 더 큰 와이어 직경을 갖습니다. 우리의 강력한 파트너들과 함께하므로, 우리는 케이블 및 플러그 사이에 안정적인 연결을 보장할 수 있습니다.

결과적으로, 어플리케이션을 위하여 8m를 초과하는 더 긴 케이블 연결이 필요하면, 상이한 카메라 인터페이스로 전환할 필요가 없습니다. 액티브 광섬유 케이블은 또한, 지속적으로 높은 데이터 레이트로 장거리에 걸쳐 USB 3.0 데이터를 전송합니다.