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그림 1: AT 3D센서는 캔 뚜껑의 곡률을 스캔하고 3D 포인트 클라우드 데이터를 생성합니다. (사진제공 AT - Automation Technology) 한 글로벌 음료 제조업체는 음료 충전 및 뚜껑 밀봉 과정에서 발생하는 캔 뚜껑의 곡률 결함으로 인한 공정 중 가동 정지 시간을 줄이고 품질 관리 개선을 위해 캔 압력 검사가 필요했습니다. 이러한 가동 중지 시간을 없애고 공정을 최적화하여 생산량을 늘리기 위해 제조업체는 캔 압력을 검사하는 어플리케이션을 개발하려고 했습니다. 하지만 문제는 3D 스캐너를 사용하여 컨베이어 벨트에서 최대 속도로 이동하고 있는 캔의 압력을 바로 검사하는 것이었습니다. AT – Automation Technology(독일 Bad Oldesloe, www.automationtechnology.de) 및 EVT – Eye Vision Technology (독일 Karlsruhe, www.evt-web.com)는 이와 같은 어플리케이션에 대한 3D 솔루션을 제공해 드리고 있습니다. 과정 소비자가 음료가 들어 있는 캔을 열면 음료가 탄산이든 아니든 간에 쉬익 소리가 납니다. 그 쉬익 소리는 그냥 나는 것이 아닙니다. 이 소리를 통해 캔이 적정한 충전량과 충전 압력으로 채워져 있는지를 확인 할 수 있습니다. 충전 기계는 이 과정을 매일 수천 번 수행합니다. 소비자가 캔을 열 때 쉬익 하는 소리가 들리지 않으면 무언가 이상하다고 생각 할 수 있습니다. 그렇기 때문에 적정한 충전량과 충전 압력을 유지 하는 것은 매우 중요 합니다. AT와 EVT는 캔음료를 검사하는 어플리케이션을 만들었습니다. 24시간 작동하며 초당 40개의 캔(분당 2,400캔), 하루 350만개의 캔을 스캔 할 수 있습니다. AT/EVT 솔루션을 적용하기 전에 음료 제조업체는 one-point 센서(한 점의 높이를 측정)를 사용하여 캔을 검사했지만 원하는 결과를 얻지 못했습니다. One-point 센서가 너무 부정확하여 결국 너무 많은 불량품이 발생했습니다. 당시 EVT는 이미 라벨 위치 검사, 캔의 목 검사 또는 스크래치 검사와 같은 2D 검사를 이 공장에 공급 중인 업체였습니다. 제조업체는 EVT가 3D 솔루션도 제공한다는 사실을 듣고 캔 압력 검사용 어플리케이션을 개발하게 되었습니다. 해결책 이 어플리케이션을 위해서 AT사의 C5-CS 3D센서와 EVT사의 소프트웨어를 사용 하였으며 소프트웨어는 현장의 검사 시스템에 연결된 리눅스 컴퓨터에 설치 되었습니다. 데이터는 GigE 인터페이스를 통해 전송됩니다. 제조업체는 압력을 제어하기 위해서 캔을 운반하는 컨베이어 벨트에 트래커를 장착했습니다. 이 트래커는 캔의 위치를 실시간으로 추적하며 AT의 3D센서인 C5-2040CS23-100에 신호를 전달합니다. AT 3D센서는 캔 상단 면의 높이, 형상을 스캔하여 3D 포인트 클라우드 데이터를 생성합니다. 그런 다음 EVT 소프트웨어는 이 포인트 클라우드 데이터를 사용하여 높이, 형상 값을 확인하고 캔의 압력이 높은지, 낮은지를 검사합니다. 그렇게 3D 포인트 클라우드 데이터를 이용한 캔의 압력 검사 시스템이 완성 되었습니다. 그림 2: EVT 소프트웨어는 포인트 클라우드 데이터를 이용하여 곡률을 확인하고 캔에 과압 또는 저압이 있는지 검사합니다. 먼저 항상 같은 위치에 있는 캔의 테두리를 기준으로 잡고 캔 상단에서 가장 높은 위치에 있는 캔마개의 위치를 가지고 캔 상단 면의 불룩함 정도를 측정 합니다. 캔에는 최소 150μ의 압력이 있어야 하며 100μ 미만이면 압력이 너무 낮으므로 캔을 불량으로 처리해야 합니다. 이 측정에는 허용 오차가 있으며 캔 곡률 값이 이 허용 오차를 벗어나는 즉시 컨베이어 벨트 측면에 부착된 노즐에서 압축 공기로 캔이 배출됩니다. 위 검사가 정상적으로 동작하는지 확인하기 위해 하루에 한 캔은 표면 마감 불량으로 인한 불량 처리가 되는지 확인합니다. AT는 프로파일 당 2,048포인트의 해상도와 초당 25,000 프로파일의 속도 때문에 이 어플리케이션에 C5-2040CS-23-100을 사용하기로 결정했습니다. 센서는 100mm의 X축 FOV를 가지고 있어 센서가 컨베이어 벨트의 캔 위치 변화에도 유연하게 반응할 수 있습니다. 그리고 이 센서는 GenICam 호환 카메라이기 때문에 소프트웨어는 GenICam을 통해 카메라를 제어하고 포인트 클라우드 데이터를 획득한 다음 소프트웨어가 이 포인트 클라우드 데이터를 처리 및 검사합니다. EVT 소프트웨어는 3D 검사 도구가 있는 EYE Vision Standard 소프트웨어로 구성됩니다. 이 어플리케이션에서는 조명 설치 공간 확보부터 시작하여 여러 가지 조명에 관련된 문제를 생각할 필요가 없었습니다. 그 이유는 AT 3D 센서는 카메라와 레이저가 일체형이며 컴팩트 하기 때문 입니다. 그리고 레이저 광을 사용한 프로파일 측정은 매우 견고하며 주변 빛의 간섭이 없기 때문 입니다.
2022.10.31라인 스캔 카메라와 조명 (Illumination of Linescan Camera) 안녕하세요. 화인스텍 마케팅 팀입니다. 화인스텍 블로그를 찾아주셔서 감사합니다. 오늘은 머신비전 조명 중 라인 스캔 카메라와 조명 (Illumination of Linescan Camera)에 대해 포스팅하도록 하겠습니다. 2개 파트로 나눠서 포스팅하겠습니다. 오늘은 라인 스캔 조명의 사용방법이고 두 번째 시간에는 조명의 종류에 대해 포스팅하겠습니다. 라인 스캔 카메라는 조명과 카메라의 셋업에 따라 이미지가 매우 다르게 나타납니다. 아주 좁은 영역을 보는 것이기 때문에 광량의 차이도 매우 큽니다. 아래 몇 가지 예시를 들었는데요 어디까지나 예시일 뿐 실제 자재에서 테스트는 꼭 하셔야 합니다. <그림 1> 라인 스캔 카메라와 조명 (Illumination of Linescan Camera) Type-01 움푹 패어진 곳이나 스크래치 등을 검사할 때 가장 기본적인 구조입니다. 기구적으로 카메라 측에 부착해서 검사 대상의 움직임에 크게 간섭이 없습니다. <그림 2> 라인 스캔 카메라와 조명 (Illumination of Linescan Camera) Type-02 위 세팅은 물체의 반사가 좋을 경우에 미세한 스크래치 혹은 이물까지 검사가 가능한 구조입니다. <그림 3> 라인 스캔 카메라와 조명 (Illumination of Linescan Camera) Type-03 위 경우는 검사체가 반사가 좋을 경우 참고 이미지라고 보시면 됩니다. 정반사되는 평면은 하얗게 이미징 되고 불량 부분은 음영이 지게 됩니다. <그림 4> 라인 스캔 카메라와 조명 (Illumination of Linescan Camera) Type-04 위 경우는 Areascan 조명의 종축 조명처럼 사용하는 것입니다. 표면의 문자나 마크 인식할 때 유용하게 사용합니다. <그림 5> 라인 스캔 카메라와 조명 (Illumination of Linescan Camera) Type-05 위 경우는 (반)투명한 제질 같은 경우 빛이 평면을 통해 들어가서 스크래치 나 이불 부분에서 밝게 빛나게 하는 것입니다. 아크릴 조형물 같은 데서 이것을 이용해 효과를 보기도 하죠^^ <그림 6> 라인 스캔 카메라와 조명 (Illumination of Linescan Camera) Type-06 이 구조는 백라이트 구조이며, 구조상 조명 설치 공간이 협소하여 아랫부분에서 위로 조사가 어려울 경우 뉘어놓은 형태입니다. 일반적으로 라인조명의 내부 구조상 길쭉하기 때문에 이런 것도 검토하시면 좋습니다. 전반사 미러를 통해 백라이트로 사용하며, 빛이 통과하는 자재에 사용 가능하고 문자나 패턴 등의 불량을 볼 때 사용합니다. 어떠신가요? 도움이 되셨나요? 실제 자재로 테스트하면 좋겠지만 이해를 돕기 위해선 그림이 더 나을 것이라 판단되어 위와 같이 표현해 드렸습니다. 머신비전에서 조명을 선택할 때 꼭 명심하셔야 할 사항은 위 내용은 예시일 뿐 실제 자재에서 꼭 테스트하신 뒤에 진행하셔야 합니다. 끝까지 읽어주셔서 감사합니다. 그럼 다음 시간에 또 만나요~
2022.05.12라인 스캔 카메라(LINESCAN CAMERA) 안녕하세요 화인스텍 블로그를 찾아주셔서 감사합니다. 오늘은 머신비전 카메라 중 크게 나눠서 Areascan Camera, Linescan Camera가 있는데 Area Camera는 모두가 접하고 있는 카메라(휴대폰, DSLR, 미러리스 등) 이기 때문에 따로 이야기하지 않겠습니다. 센서 부분만 보시면 될 것 같고요. Linescan Camera(라인스캔카메라)에 대해 알아보도록 하겠습니다. Linescan Camera(라인스캔카메라)는 우리가 흔히 쓰는 스캐너와 같다고 보시면 됩니다. 한 줄로 길게 찍는 거죠 <그림 1 > 라인 스캔 카메라와 영역 스캔 카메라의 구조 Linescan Camera(라인스캔카메라)는 아래 상황에 적합합니다. 1. 시료가 멈추지 않고 지나가야 하는 경우 2. Area Camera로는 커버가 되지 않는 경우 3. 한 방향의 조명에서만 영향을 받는 경우 4. 기타 Area Camera로 어려운 경우 Linescan Camera(라인스캔카메라)는 센서의 종류에 따라 Mono : Single, Dual, Quad, TDI(Time Delay Integration) Color : Bayer, Bilnear, Trilinear, 3-Sensor(3 Chip), 4-Sensor(4 Chip), Quad linear 로 나누어집니다. <그림 2> Mono Sensor의 차이 Mono Linescan Camera의 경우 라인의 수가 많을수록 그 수만큼 오버랩 하여 값을 가져오기 때문에 같은 조명, 같은 속도에서 더 좋은 이미지를 가져올 수 있습니다. HDR의 다중노출 기술과 비슷하다고 생각하면 됩니다. <그림 3> Color Linescan Sensor의 종류 위 이미지는 Color Linescan Camera(컬러 라인 스캔 카메라) 센서의 종류입니다. Linear 방식은 Mono Dual line 과 비슷합니다. RGB 값을 오버랩 합니다. 3-Sensor만 프리즘 방식으로 RBG를 분리하며, NIR이 포함된 4-Sensor 타입도 있습니다. 프리즘 방식의 이미지 퀄리티가 가장 좋습니다. 지금까지 Linescan Camera(라인스캔카메라)에 대해 알아봤습니다. 다음에는 Linescan Camera(라인스캔카메라)와 떨어질 수 없는 엔코더를 알아보도록 하겠습니다.
2022.05.11카메라 센서의 크기 이번에는 지난번 포스팅에 이어 머신비전 카메라의 센서사이즈(Sensor Size)에 대해 이야기할 텐데요 DSLR 을 전문적으로 사용하시는 분도 계시고 저희 업계 종사하시는 분도 계시겠지만 센서 사이즈는 단순한 계산에 의해 만들어지게 됩니다. 여기서는 DSLR 용 센서는 언급하지 않고 머신비전용으로 대체적으로 많이 사용되는 센서사이즈(Sensor Size) 에 대해 언급하겠습니다. 우선 그림을 보시죠! <그림 1> Sensor Size 위 이미지는 Area Camera Sensor를 단순하게 표현한 그림입니다. 휴대전화로 촬영하든 DSLR로 촬영하든 촬여한 모든 이미지는 확대하면 <그림 1>과 같이 바둑판 형식으로 되어 있습니다. 설명을 위해 일본 Sentech 사의 STC-SB1242POE 모델의 설명서를 한번 보겠습니다. <그림2> 참고 사양서 (출처: www.sentech.co.jp) Active Picture Elements.. 해상도를 어렵게 써놨네요. Cell Size = 그림에서 Pixel Size와 같은 이야기입니다. 센서 사이즈(H) = 해상도(H) × 셀 사이즈(H) 센서 사이즈(V) = 해상도(V) × 셀 사이즈(V) 가로는 가로끼리 세로는 세로끼리 끼리끼리 곱하시면 됩니다. 결과값은 가로(H) : 7,400um => 7.4mm 세로(V) : 5,550um => 5.55mm 센서사이즈(Sensor Size) 계산법 참 쉽죠? 아래 그림은 머신비전에서 일반적으로 사용되는 Area Sensor의 가로, 세로, 대각선 사이즈입니다. 아래 표는 일반적인 C-mount에서 사용할 수 있는 사이즈로 카메라 제조사마다 조금씩 차이가 있습니다. 참고용으로 알고 계시면 좋을 것 같습니다. <그림 3> Area Sensor Size 여기서 잠깐! 1"(인치) 는 일반적으로 25.4mm 인데 센서에선 기준이 다르네요? "카메라 센서에서 인치사이즈는 1950년대 진공관으로 카메라 센서가 만들어지던 시절 센서를 보관하는 케이스이 사이즈에서 사직되었는데 아직도 그 기준으로 표기되어 집니다." 어디선가 들은 이야기 그래서 표기되는 인치보다 센서의 대각선이 더 짧습니다. 불편하게시리 그리고 명확히 설명을 해주는 곳도 없죠 그냥 그러려니 하고 넘어가는 것이 좋습니다. 센서사이즈(Sensor Size), 실제 대각선 길이 공식은 쉽지만 귀찮죠 그래서 엑셀을 준비해 놓았습니다. 첨부파일을 통해 잘 활용하세요!! 그럼 이야기 한 김에 Line Sensor Size를 겉햝기 식으로 알아보겠습니다. 라인스캔 카메라는 스캐너라고 보시면 됩니다. 해상도를 이야기 할 때도 조금 다른데요. 영역 스캔 카메라는 5메가, 12메가, 16메가 이렇게 부르지만 라인 스캔 카메라는 2K, 4K, 12K, 16K 이렇게 부르죠 1K = 1,024px로 앞에 숫자를 곱하시면 센서 총 픽셀개수가 됩니다. 세로는 스캐너라고 말씀드렸듯 1line~4line 이 일반적이고 세로가 긴 것은 256line (TDI Sensor)까지도 있습니다. Roll to Roll 처럼 흐르는 물체를 멈추지 않고 촬영할 때 많이 쓰입니다. <그림 4> Line Sensor Size 계산법은 동일합니다. 가로는 가로끼리, 세로는 세로끼리 곱하시면 되고 센서 길이에 맞게 렌즈를 선정하시면 되겠습니다. 라인 스캔 카메라는 나중에 더 자세히 다루기로 하고 이번 포스팅은 마치겠습니다.
2022.03.17