CoaXPress 2.1 em cabos de fibra óptica é mais rápido e estável

Fonte da imagem: BitFlow

Até o lançamento do padrão CoaXPress v2.1 em 2021, o único meio físico entre câmeras, PCs e capturadores de quadros para a interface CoaXPress (CXP) era o cabo coaxial de 75Ω. Para a maioria das aplicações de visão, então e agora, a interface CXP 2.1 - com sua capacidade de transferir dados de até 12,5 Gbps (Gigabits por segundo) por link através de um único cabo coaxial - é perfeitamente adequada para sistemas de inspeção de alto rendimento, controle de qualidade e fábrica necessidades de automação. O CXP 2.1 sobre cabo coaxial é mais rápido e estável do que GigE Vision, USB3 ou Camera Link e provou ser o equilíbrio ideal entre custos e requisitos crescentes para velocidades mais rápidas, cabos de comprimento estendido, dissipação de calor e fornecimento de energia.

Então, quem iria querer mudar essa fórmula vencedora?

Acontece que a Japan Industrial Imaging Association (JIAA), juntamente com a European Machine Vision Association, a Association for Advancing Automation e um consórcio de empresas de visão mecânica que compõem o comitê padrão CoaXPress. O comité reconheceu que a transmissão de largura de banda está a evoluir rapidamente para 100, 200 e até 400 Gbps, ou seja, velocidades muito superiores às capacidades de meros cabos coaxiais. Ele alterou o CXP v2.1 com uma leve adição que permitiu que links de fibra óptica funcionassem com o protocolo CoaXPress. Com esse golpe ousado, eles apresentaram ao setor de visão mecânica o CoaXPress Over Fiber ou CXPoF.

Para quem não está familiarizado com o CoaXPress, ele foi introduzido pela primeira vez em 2007 como uma comunicação serial assimétrica ponto a ponto voltada para aplicações de visão que exigem alto rendimento e transmissão de dados em alta velocidade. A versão original (CXP-6) permitia um cabo coaxial padrão usando conectores DIN push-pull para transferir dados em taxas de até 6,25 Gbps, com uma taxa de dados efetiva de 5,0 Gbps devido à sobrecarga de codificação 8b10b. Quando agregado em dois ou quatro links, o CXP-6 suporta largura de banda de até 25 Gbps da câmera ao capturador de quadros. O CXP requer um frame grabber, diferentemente dos aplicativos GigE Vision que usam placas de interface de rede (NIC) padrão. Como o GigE Vision depende de uma placa NIC, o gerenciamento de pacotes de dados é realizado por um driver, enquanto carrega significativamente a CPU do host.

Considerando que as interfaces Camera Link e GigE eram o teto para a velocidade do sistema na época, o CXP foi uma inovação muito bem-vinda. A indústria também comemorou uma série de outros atributos, como acionamento mais preciso, comprimentos de cabos mais longos e integração de cabo único para dados, controle, energia (PoCXP) e comunicações. O PoCXP simplificou a complexidade do sistema de imagem, eliminando a necessidade de instalar cabos de alimentação adicionais em todo o espaço do projeto.

CoaXPress é uma interface de baixa latência e baixo ruído, fundamental em aplicações industriais e médicas. Indústrias tão diversas como fabricantes de semicondutores e OLED, até sistemas de tráfego inteligentes e pesquisas biomédicas, adotaram rapidamente o padrão CXP. Sistemas de imagem legados, como aqueles encontrados em aeronaves militares mais antigas, já possuíam cabos coaxiais para conectar câmeras analógicas. Os engenheiros acharam simples atualizar o analógico para CXP trocando os frame grabbers e instalando novas câmeras CXP.

Considerando que as interfaces Camera Link e GigE eram o teto para a velocidade do sistema na época, o CXP foi uma inovação muito bem-vinda.

O padrão CXP v2.1 acelerou ainda mais a velocidade. Ele introduziu duas novas velocidades extremamente rápidas: 10 Gbps (CXP-10) e 12,5 Gbps (CXP-12) que efetivamente dobraram a largura de banda da versão original. Como o CXP é escalável de um (único) para dois (duplos) ou quatro (quádruplos) cabos por câmera, o protocolo CXP 2.1 pode atingir larguras de banda de até 50 Gbps de forma confiável a partir de uma câmera quad link se usar quatro cabos. O CXP-12 vem à frente do 10GigE e do USB 3.1 Gen 2, que pode transferir 10 Gbps.

Além disso, o CXP v2.1 adicionou suporte para a interface de programação genérica GenICam e GenDC (Generic Data Container). GenDC é um módulo usado para representar, transmitir ou receber vários tipos de dados. O GenDC tem como alvo dados de imagem relacionados à visão de máquina, como 2D, 3D e multiespectral, bem como metadados como informações extras, histogramas e estatísticas.