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운영자 작성일 : 2018-01-17
제 목 [강좌] 머신비전 시스템의 다양한 유형

머신비전 시스템의 다양한 유형

 

대체로, 머신비전시스템에는 3가지 범주인 1D, 2D, 3D가 있습니다.

 

1D 비전시스템

1D 비전은 가장 최근에 획득한 10개 라인 그룹과 이전 그룹 간의 차이를 평가하는 등, 한 번에 전체 그림을 보는 것이 아니라 한 번에 한 라인씩 디지털 신호를 분석합니다. 이 기술은 아래 그림에 표시된 것처럼 일반적으로 종이, 금속, 플라스틱, 기타 부직포 시트 또는 롤 제품과 같은 연속 공정에서 제조된 재료의 결함을 감지하고 분류합니다.

           1D 비전시스템은 공정이 진행되는 동안 한 번에 한 라인씩 스캔한다.

                            위의 예시에서는 시트의 결함이 감지되었다.

2D 비전시스템

가장 일반적인 검사 카메라는 아래 그림1에 표시된 것처럼 영역을 스캔하며 다양한 해상도로 2D 스냅숏을 포착합니다. 또 다른 유형의 2D 머신 비전인 라인 스캔은 그림 2에 표시된 것처럼 라인별로 2D 이미지를 생성합니다.


​         1. 2D 비전시스템은 다양한 해상도의 이미지를 생성할 수 있다.


​            2. 라인 스캔 기술은 한 번에 한 라인씩 2D 이미지를 생성한다.

영역 스캔 vs 라인 스캔

특정 애플리케이션에서 라인 스캔 시스템은 영역 스캔 시스템에 비해 특별한 이점을 제공합니다. 예를 들어, 원형 또는 원통형 부품을 검사할 때 부품의 전체 표면을 다루기 위해 다중 영역 스캔 카메라가 필요할 수 있습니다. 

 

그러나, 단일 라인 스캔 카메라는 전면에서 부품을 회전시키면 이미지를 펼쳐서 표면 전체를 포착합니다. 라인 스캔 시스템은 카메라가 부품의 바닥을 보기 위해 컨베이어의 롤러 사이를 들여다봐야 하는 경우와 같이 좁은 공간에 더 쉽게 맞춰지며 일반적으로 기존 카메라보다 훨씬 더 높은 고해상도를 제공할 수 있습니다. 라인 스캔 시스템은 움직이는 부품이 있어야 이미지를 생성할 수 있기 때문에 계속해서 움직이는 제품에 적합합니다.


라인 스캔 카메라는 (a.) 검사를 위해 원통형 물체를 펼치고

(b.) 공간이 한정된 상황에서 시야를 넓히고 (c.) 고해상도 검사 요건을 충족

하며 (d.) 계속해서 움직이는 물체를 검사할 수 있다.

3D 시스템: 3D 머신비전시스템은 일반적으로 멀티 카메라 또는 하나 이상의 레이저 변위 센서를 포함한다. 로봇 가이드 애플리케이션에서 멀티 카메라 3D 비전은 부품 방향 정보를 로봇에 제공합니다. 이 시스템에서는 멀티 카메라가 서로 다른 위치에 장착되고 3D 공간에서 객관적인 위치에 대한 '삼각측량'이 수행됩니다.

 

이에 비해, 3D 레이저 변위 센서 애플리케이션은 일반적으로 표면 검사 및 용적 측정을 포함하며 단일 카메라에서 3D 결과를 생성합니다. height map은 물체에서 반사된 레이저의 위치 변위로부터 생성됩니다. 


     3D 비전 시스템은 일반적으로 멀티 카메라를 사용

 

라인 스캔과 유사하게 제품 전체를 스캔하려면 물체 또는 카메라를 이동해야 합니다. 보정된 오프셋 레이저를 사용하면, 변위 센서가 표면 높이 및 평면성과 같은 매개변수를 20μm 내의 정확성으로 측정할 수 있습니다. 아래 그림은 브레이크 패드 표면의 결함을 검사하는 3D 레이저 변위 센서를 보여줍니다.

 

머신비전 플랫폼

 

머신비전은 PC 기반 시스템, 3D 및 멀티 카메라 2D 애플리케이션을 위해 설계된 비전 컨트롤러, 독립형 비전시스템, 단순 비전 센서, 이미지 기반 바코드 판독기를 비롯한 여러 물리적 플랫폼에서 구현됩니다. 적합한 머신비전 플랫폼의 선택은 개발 환경, 기능, 아키텍처, 비용을 포함하여 애플리케이션의 요건에 좌우됩니다.

 

PC 기반 머신 비전: PC 기반 시스템은 직접 연결형 카메라 또는 이미지 획득 보드에 인터페이스를 통해 쉽게 접속되며 구성형 머신비전 애플리케이션 소프트웨어를 사용하면 완벽하게 지원할 수 있습니다. 

 

또한 PC에서는 Visual C/C++, Visual Basic, Java와 같이 친숙하고 완벽하게 지원되는 언어를 사용하여 사용자 지정 코드를 다양하게 개발할 수 있으며, 그래픽 프로그래밍 환경도 제공됩니다. 그러나 이러한 개발은 복잡하고 시간이 오래 걸리는 경향이 있기 때문에 일반적으로 대규모 설치에 국한되며, 주로 고급 머신비전 사용자와 프로그래머에게 매력적인 플랫폼이 됩니다.

 

비전 컨트롤러: 비전 컨트롤러는 PC 기반 시스템의 모든 기능과 유연성을 제공하는 동시에 혹독한 공장 환경을 더 잘 견뎌냅니다. 비전 컨트롤러를 사용하면 3D 및 멀티 카메라 2D 애플리케이션을 더 쉽게 구성할 수 있으므로 개발을 위해 적당한 시간과 비용을 들일 수 있는 일회성 작업에서 유용합니다. 따라서 더 정교한 애플리케이션을 비용 효과적인 방식으로 구성할 수 있습니다.

 

독립형 비전 시스템: 독립형 비전시스템은 비용 효과적이며 쉽고 빠르게 구성할 수 있습니다. 이 시스템에는 카메라 센서, 프로세서, 통신 기능이 갖춰져 있으며 조명과 자동 초점 광학 장치가 통합되어 있는 경우도 있습니다. 

 

많은 경우 이 시스템은 소형이라서 공장 전체에 설치해도 가격 부담이 없습니다. 주요 공정 지점에서 독립형 비전시스템을 사용하면 제조 공정 초기에 결함을 발견할 수 있으며 장비 문제를 더 빠르게 식별할 수 있습니다. 

 

대부분의 경우 이더넷 통신이 내장되어 있어 사용자가 공정 전체에 비전을 배포할 수 있으며, 완전히 관리하고 확장할 수 있는 비전 영역에서 둘 이상의 시스템을 함께 연결하여 데이터가 시스템 간에 교환되고 호스트에 의해 관리되도록 할 수 있습니다. 

 

비전시스템의 네트워크는 공장과 기업 네트워크에 쉽게 상향 연결할 수 있으며, 이러한 연결을 통해 TCP/IP 기능을 지원하는 공장의 모든 작업대에서 결과, 이미지, 통계 데이터 및 기타 정보를 원격으로 볼 수 있습니다. 

 

이러한 시스템에서는 환경을 구성하여 간편한 안내형 설정이나 고급 프로그래밍, 스크립팅을 수행할 수 있습다. 일부 독립형 비전시스템은 두 가지 개발 환경을 모두 제공하며, 사용자는 이를 통해 향상된 기능으로 간편하게 설정하고 프로그래밍과 스크립팅의 유연성을 확보하여 시스템 구성을 더 면밀히 제어하고 비전 애플리케이션 데이터를 처리할 수 있습니다.

 

비전 센서 및 이미지 기반 바코드 판독기: 비전 센서 및 이미지 기반 바코드 판독기는 일반적으로 프로그래밍이 필요없으며 사용자 친화적인 인터페이스를 제공합니다. 대부분은 모든 머신과 쉽게 통합되며 전용 프로세싱을 통한 단일 지점 검사를 지원하고 공장 전체의 네트워크 기능을 위해 내장된 이더넷 통신을 제공합니다.

 

머신비전이란 공정 또는 품질 관리를 위해 디지털 이미지에서 정보를 자동으로 추출하는 것입니다. 대부분의 제조업체는 자동화된 머신비전을 사용하는데, 반복적인 검사 작업을 하는 데 있어 감독관보다 더 적합하기 때문입니다. 

 

머신비전은 더 빠르고 객관적이며 지속적으로 작업합니다. 머신비전은 1분에 수백 또는 수천 개의 부품을 검사할 수 있으며 하루 24시간, 일주일 7일 내내 더 일관적이고 신뢰할 수 있는 검사 결과를 제공합니다.

 

측정, 계산, 위치 찾기, 디코딩은 오늘날 제조에 사용되는 머신비전의 가장 일반적인 애플리케이션입니다. 머신비전을 통해 결함은 줄이고 수익은 늘리며, 규정을 준수하고 부품을 추적함으로써 제조업체는 비용을 절감하고 수익을 증대할 수 있습니다.

 

낭비를 줄이고 가동중지 시간을 최소화하며 공정을 향상하는 데 머신비전이 도움이 됩니다. 

 

출처 : COGNEX

 

 


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