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Schnelle Bilder mit CoaXPress

CoaXPress heisst der neue Datenübertragungsstandard, mit dem Anwendungen von Machine Vision in neue Dimensionen vorstoßen werden. CoaXPress wird neuesten Entwicklungen im Bereich der CMOS und CCD-Sensortechnik gerecht, die bei herkömmlichen Schnittstellen immer häufiger an die Grenzen der Übertragungs-Bandbreiten geraten.

Wenn Bilder
‚fliegen‘ lernen.

Bis zu 6,25 Gbit/s auf einem Kabel erlauben die Übertragung von noch höheren Auflösungen bei gesteigerten Bildraten. Erweiterungen des Systems um weitere Koaxial-Kabel ermöglichen es, diese Bandbreite noch zu verdoppeln (Dual Full, 12,5 Gbit/s),  oder zu vervierfachen (Quad Full, 25 Gbit/s). Die aus der Broadcast-Technik bereits standardisierten und etablierten Koaxial-Kabel und Konnektoren, wie BNC und RF,  finden nun auch in der Bildverarbeitung ihren Einzug.

SVCam Modelle mit CoaXPress Schnittstelle (0)

Wissenswertes zu CoaXPress

Historie von CoaXPress

Japan Industrial Imaging Association (JIIA)

Der Standard CoaXPress wurde erstmals im November 2008 auf der Vision Stuttgart der Öffentlichkeit vorgestellt. Die Geschichte des Kabels und seines BNC-Stecker hingegen reicht viel weiter in die Geschichte der Videoübertragung hinein. In den 50er Jahren des vergangenen Jahrhunderts übertrug man erstmals analoge Videosignale auf einer mit 70 Ohm abgeschlossenen Leitung. Das Signal war gleich den Frequenzen, die über Sendemasten in den Äther verteilt wurden. NTSC aus den USA, PAL aus Deutschland und SECAM aus Frankreich. Noch heute finden sich viele dieser Kabel aus analoger Zeit in diversen Infrastrukturen. So sind der Großteil der Sendeanstalten mit einfasrigen Leitungen durchzogen. Monitore im professionellen Umfeld der Entertainment-Industrie werden mit BNC-Kabeln (meist grün) angesteuert.

Auch im Bereich der Überwachung findet sich heute noch eine große Anzahl koaxialer Kabel. Analoge Kameras die beispielsweise an Tankstellen für die Überwachung der Zapfsäulen sorgen, werden weiterhin mit einem BNC verbunden.

Der Datenstandard der diesen Videoformaten zu Grunde liegt ist jedoch häufig keine analoge Modulation mehr. SDI hat sich im Digitalen Broadcast-Bereich zu Übertragung von hochaufgelösten, unkomprimierten  Videosignalen durchgesetzt. Die SMPTE (The Society of Motion Pictures and Television Engineers, ein Standard-Host wie die AIA oder JIIA für Broadcaster) standardisierte 1989 erstmals SDI als digitales Protokoll zur Videoübertragung auf einfasrigen Leitern. Im Gegensatz zu CoaXPress musste auch Raum für Audio-Signale geschaffen werden. Diese integrierte man zusammen mit anderen Zusatzinformationen zwischen den einzelnen Bildern oder Zeilen (historischen Abtastlücken der Röhrenfernsehtechnik).

Technik von CoaXPress

Die Übertragung allein auf ein einziges Kabel zu beschränken bietet Vor- und Nachteile. Ein wichtiger Vorteil ist die gute Abschirmung, die auf einer Kabel-Seele realisiert werden kann. So werden Frequenzen von mehreren GHz sicher auch über längere Strecken übertragen.

Die Güte der Kabel und der verwendete Innendurchmesser der „Seele“ sind von entscheidender Bedeutung für das Übertragungsverhalten eines Koaxialkabels. Weitergehend spielt auch die Isolationsschicht (das Dielektrikum) zwischen den Leitern eine wichtige Rolle. Diese besteht im Idealfall aus reiner Luft und führt zu einem Wellen- bzw. Abschlusswiderstand von 75 Ohm. (Vergleich: ein Dielektrikum aus Polyethylen erzeugt einen Abschlusswiderstand von 50 Ohm.

Die Datenübermittlung bei CoaXPress findet mittels Datenpaketen statt. In Ihnen sind neben den reinen Daten auch Bits zur Validierung und zur Synchronisation enthalten. Eine erneute Versendung beschädigter Informationen an den Empfänger gesandter Daten ist nicht vorgesehen.

...aus den Spezifikationen zu CoaXPress

Framegrabber für CXP

Die Anbindung an den PC erfolgt mittels spezieller Grabber. Unser langjähriger Partner bei Framegrabbern Euresys hat mit seiner Coaxlink-Serie bereits eine Reihe von PCIe Steckkarten auf den Markt gebracht die die volle Bandbreite bis 25 Gbit/s in Ihre CoaXPress Applikation bringen.

PCIe Steckkarten der Serie CoaXLink von Euresys

Power over CoaXPress

Neben den Daten können mit CoaXPress auch Versorgungsströme übertragen werden. Die Signalleitung wird dazu mit einer konstanten Spannung überlagert, die an der Kamera wieder abgegriffen werden kann, ohne das Signal zu beeinflussen. Pro Leitung können auf diesem Wege 13 Watt mit max. 1.000 mA übertragen werden.

Sprechen Sie uns an, für Lösungen die mehr Know-how und weniger Kabel erfordern.

Datenraten von CoaXPress

Der CoaXPress-Standard kann in mehreren Konfigurationen in ein System implementiert werden. Abhängig von den verbauten Kabellängen kann es auch günstig sein, kleinere Datenraten zu realisieren. In den Normalen Ausprägungen ergeben sich folgende Datenraten:

CXP-1 1.25 Gbit/s up to 212 m
CXP-2 2.5 Gbit/s up to 185 m
CXP-3 3.125 Gbit/s up to 169 m
CXP-5 5 Gbit/s up to 102 m
CXP-6 6.25 Gbit/s up to 68 m
4x CXP-6 25 Gbit/s Over 4 coaxial cables, up to 68 m

Beispielrechnung für eine 5 MP, eine 12 MP und eine 25 MP -Kamera von SVS-VISTEK und eine CoaXPress-Leitung:
5MP bei 8 bit = 40 Mbit/Bild
pro Sekunde sind so bis zu 156 Bilder möglich

12MP bei 8 bit = 96 Mbit/Bild
-> 65 Bilder Pro Sekunde

25MP bei 8 bit = 200 Mbit/Bild
-> 31 Bilder pro Sekunde 

Bei Auslegungen mit mehreren Leitungen kann bei CoaXPress auch eine zusätzliche Leitung allein für den UpLink zur Verfügung gestellt werden, was auch dem UpLink so eine Datenrate von bis zu 6,25 Gbit/s zur Verfügung stellt. 

Die Kabel und Steckverbinder der Ausführungen mit mehreren Leitungen können zu einem Kabel zusammengefasst werden.