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비전 솔루션은 제조업, 품질 관리, 자동화 등 다양한 산업 분야에서 시스템의 정확성과 효율성을 크게 향상시키는데 중요한 역할을 합니다. 산업의 환경 및 목적을 충족시키는 비전 시스템이 제대로 작동하려면 각 구성 요소 간의 데이터 전송이 매우 중요합니다. 고속으로 이미지를 취득하고 분석하기 위해서는, 카메라로 촬영한 이미지 데이터가 프레임그래버로 빠르고 정확하게 전달되어야 합니다. 이러한 과정에서 인터페이스(Interface)는 데이터를 안정적으로 전송되도록 하며, 최적으로 구성된 시스템의 높은 속도와 정확성을 유지할 수 있게 해주는 핵심 역할을 합니다. 머신비전에서 주로 사용되는 인터페이스로는 USB3 Vision, GigE Vision, Camera Link, CoaXPress등이 있습니다. 이번 포스팅에서는 인터페이스의 기본적인 개념부터 시작하여 각 인터페이스의 역할과 종류, 그리고 그 중요성에 대해 알아보도록 하겠습니다. 인터페이스의 역할 인터페이스는 카메라와 프레임그래버 사이에서 안정적이고 빠르게 데이터를 전송하는 핵심적인 역할을 수행합니다. 데이터 전송 속도, 대역폭, 전송 거리, 안정성 등 각 프로젝트의 요구 사항에 따라 적절한 인터페이스를 선정하는 것이 중요합니다. 카메라 / 인터페이스 / 프레임그래버의 관계 위의 그림과 같이 프레임그래버, 인터페이스, 그리고 카메라는 머신비전 시스템에서 상호 연관되어 작동합니다. 카메라는 이미지를 캡처하여 아날로그 또는 디지털 신호를 생성하고, 프레임그래버는 이를 디지털 이미지로 변환해 컴퓨터로 전송합니다. 인터페이스는 이 데이터 전송 경로를 제공하며, 속도와 신뢰성을 보장해 시스템의 성능과 효율성을 극대화합니다. 인터페이스의 특징 인터페이스의 종류 머신비전에서 사용되는 주요 인터페이스로는 USB3 Vision, GigE Vision, Camera Link, CoaXPress 등이 있으며, 각각의 특징, 대역폭, 속도 차이 등을 살펴보겠습니다. *인터페이스 별 속도 및 케이블 길이 변화 그래프 USB3 Vision : USB 3.0을 기반으로 한 인터페이스 USB3 Vision 인터페이스는 USB 3.0을 기반으로 하며, 설치가 간편하고 비용이 저렴하며, 일반적으로 3M~5M의 케이블 길이를 지원합니다. 대역폭은 최대 5 Gbps이며, 실제 데이터 전송 속도는 약 400 MB/s 입니다. 또한 다양한 USB 장치와의 호환성 덕분에 시스템 통합이 용이하고, 고속 데이터 전송을 지원하는 데 적합합니다. GigE Vision : 기가비트 이더넷을 기반으로 한 인터페이스 GigE Vision 인터페이스는 데이터 전송 속도와 거리 측면에서 매우 유리하며, 고해상도 이미지를 안정적으로 전송할 수 있습니다. 최대 100미터 거리까지 데이터를 전송할 수 있으며, 중간에 스위치나 리피터를 사용하면 더 긴 거리로 확장할 수 있습니다. 가격이 저렴하고 시스템 구성은 표준 네트워크 장비를 통해 유연하게 할 수 있어, 여러 대의 카메라를 쉽게 연결해 다중 카메라 시스템을 구축할 수 있습니다. 검사 환경과 요구 사항에 맞춰 GigE, 5GigE, 10GigE 중 적절한 버전을 선택하는 것이 중요합니다. Camera Link(CL) : 고속 디지털 비디오 전송을 위한 산업 표준 인터페이스 Camera Link는 고속 병렬 데이터 전송을 위한 표준 인터페이스로, 매우 높은 대역폭과 긴 전송 거리를 지원합니다. Camera Link 인터페이스는 약 5M의 케이블 길이를 권장하며, 최대 약 10M까지 연장이 가능합니다. 1개의 보드에 최대 2개의 케이블을 사용하여 데이터를 전송할 수 있습니다. 대역폭은 기본모드(Base Configuration)에서 최대 2.04 Gbps, 전체모드(Full Configuration에서 최대 6.8 Gbps입니다. 전체 모드일 경우 보통 두개의 병렬 케이블을 사용합니다. Camera Link는 최대 85MHz의 시리얼 클럭 주파수를 제공하므로 높은 대역폭에서의 고속 촬영에 적합합니다. * Base Configuration은 Camera Link의 기본 설정으로, 최대 2.04 Gbps의 대역폭을 지원하며, 표준 해상도와 프레임 속도의 데이터 전송에 적합 * Full Configuration은 Camera Link의 고속 설정으로, 최대 6.8 Gbps의 대역폭을 지원하며, 고해상도와 빠른 프레임 속도의 데이터 전송에 적합 *시리얼 클럭 주파수 : 데이터 전송 속도를 제어하는 신호의 반복 속도로, 주파수가 높을수록 데이터 전송 속도가 빨라짐. CoaXPress(CXP) : 동축 케이블을 사용한 고속 데이터 전송 인터페이스 ? CoaXPress는 동축 케이블을 사용하여 초고속 데이터 전송을 지원하는 인터페이스로, 높은 전송 속도와 긴 전송 거리를 제공합니다. 또한 1개의 보드에 최대 8개의 CXP 케이블을 연결할 수 있어 고속 이미지 처리와 같은 어플리케이션에 특히 유리하며 최신 기술을 반영하여 설계된 만큼 우수한 성능을 보입니다. CoaXPress는 하나의 케이블에 데이터 전송, 카메라 제어, 전원 공급, 트리거링(동작 시작 신호) 등 4가지 기능을 수행하기 때문에 유연성이 뛰어납니다. 1. CoaXPress(CXP) 케이블 * 종류 * CoaXPress (CXP) 인터페이스는 DIN, Micro BNC, BNC 세 가지 주요 커넥터 타입을 사용하여 데이터 전송을 최적화합니다. 각 케이블 타입은 다양한 전송 요구와 시스템 설계에 맞춰 선택되며, 다음과 같은 특징이 있습니다. *Resource : 코비스테크놀로지 * 길이 * 규격별 CoaXPress (CXP) 인터페이스의 케이블 길이는 전송 속도에 따라 달라집니다. 기본적으로 CXP는 최대 130미터까지 케이블 길이를 지원하지만, 전송 속도가 증가할수록 케이블 길이는 줄어듭니다. 이는 높은 속도에서 신호 감쇠와 노이즈의 영향을 줄이기 위함입니다. 따라서, 전송 속도가 높을수록 케이블 길이를 짧게 유지해야 신호 품질을 보장할 수 있습니다. CoaXPress는 케이블 표준에 따라 대역폭과 사용 가능한 길이가 달라집니다. *케이블 길이가 길어질수록 노이즈가 증가할 수 있음 * 표준 * CoaXPress (CXP) 표준은 CXP 1.0과 CXP 2.0 규격의 두 가지 주요 버전이 있습니다. * CoaXPress(CXP)와 Camera Link(CL)의 차이 * CoaXPress(CXP)는 높은 데이터 전송 속도와 대역폭을 지원하며, 장거리 데이터 전송이 가능합니다. 1개의 보드에 최대 8개의 CXP 케이블을 연결할 수 있어 고속 이미지 처리와 같은 어플리케이션에 주로 적용됩니다. Camera Link는 신뢰성 높은 인터페이스로 사용되어 왔습니다. 안정적인 성능을 제공하며, 1개의 보드에 최대 2개의 케이블을 사용하여 데이터를 전송할 수 있습니다. 또한 다양한 카메라와의 호환성이 높은 것이 특징입니다. 각각의 검사 환경과 플리케이션 목적에 따라 적합한 인터페이스를 선택하여 시스템 성능과 효율성을 최적화하는 것이 좋습니다. *CXP와 Camera Link 구성의 예* 다양한 산업의 환경 및 검사 조건에 따라 적절한 인터페이스를 선택하면 데이터 전송 속도와 시스템의 유연성을 최적화하여, 최상의 성능을 발휘할 수 있습니다. 인터페이스 선정에 전문가의 도움이 필요하시다면, 언제든 화인스텍을 찾아주세요!
2024.09.03안녕하세요. 화인스텍입니다. 머신비전은 카메라, 렌즈, 조명, 소프트웨어, 프레임그래버 등으로 구성된 시스템으로, 사람이 눈으로 보고 판단하는 작업을 빠르고 정밀하게 수행합니다. 이전 게시물에서는 머신비전 시스템의 구성 요소와 각각의 역할 및 중요성에 대해 알아보았었는데요 오늘은 머신비전에서 자주 사용하는 용어들에 대해 알아보겠습니다. A부터Z까지, 화인스텍과 함께 머신비전 용어의 세계로 들어가 보시죠! AI [Artificial Intelligence, 인공지능] 인간의 지적 능력을 컴퓨터로 구현하는 과학 기술 상황을 인지하고 이성적·논리적으로 판단·행동하며, 감성적·창의적인 기능을 수행하는 능력까지 포함 Airy Disk and Resolving Power Airy Disk : 렌즈에서 얻을 수 있는 가장 작은 지점 Resolving Power : 서로 가까이 있는 두 지점을 분해하는 기기의 능력 * 수치가 없는 이상적인 렌즈라도 물체의 세부 사항을 재현할 수 없습니다. 회절은 가능한 해상도를 제한합니다. 스폿의 반경 r은 파장 λ(빛 파장)와 개구수 NA에 의해 주어집니다. r = 0.61λ / NA , r = 에어리 디스크의 반경 = 분해능 * 조명광의 파장이 길수록 스폿이 더 커집니다. Area Scan [에어리어 스캔] 이미지 센서가 2차원 배열로 이루어진 센서 고속 이미지 캡처와 정밀한 해상도 제공하며, 정지된 물체뿐만 아니라 움직이는 물체도 캡처할 수 있어 다양한 애플리케이션에 적합 렌즈를 통해 빛이 이미지 센서에 집중되고, 각 픽셀이 빛의 강도를 전기 신호로 변환한 후 디지털 데이터로 처리되는 원리 Bayer Sensor RGB 컬러 필터를 사각형의 광센서 그리드에 배열하기 위한 컬러 필터 어레이(CFA) 디지털카메라와 이미지 센서에서 널리 사용. 적은 수의 센서로 색상 이미지를 생성할 수 있어 효율적이고, 구조가 간단합니다. bayer Sensor의 작동 원리 1. 배열의 적용: 베이어 필터 배열은 전체 센서 그리드에 반복되어 적용 2. 빛의 감지: 각 픽셀은 RGB(빨강, 녹색, 파랑) 중 하나의 색상을 감지 3. 데이터 수집: 각 픽셀이 감지한 특정 색상의 빛 정보를 수집 4. 디모자이킹: 수집된 데이터를 통해 디모자이킹(demosaicing) 과정을 거쳐 전체 이미지의 색상을 재구성 * 디모자이킹(demosaicing)은 디지털 이미징에서 사용되는 과정으로, Bayer 필터 배열과 같은 컬러 필터 배열(CFA)을 사용하여 이미지를 촬영할 때 수집된 데이터를 완전한 컬러 이미지로 변환하는 것 출처 : Wikipedia® Binning [비닝] 이미지 센서의 여러 픽셀을 그룹으로 묶어 단일 픽셀처럼 처리하는 기술 여러 픽셀의 빛을 합쳐 감도를 향상시키고, 신호 대 잡음비(SNR)를 개선하며, 해상도를 낮춰 데이터 처리 속도를 증가 특히 저조도 환경과 실시간 처리가 필요한 머신 비전 애플리케이션에서 유용 일반적인 비닝 방법은 2x2 binning: 2x2 픽셀 그룹을 하나의 픽셀로 합칩니다. 해상도는 원래 해상도의 1/4로 감소 3x3 binning: 3x3 픽셀 그룹을 하나의 픽셀로 합칩니다. 해상도는 원래 해상도의 1/9로 감소 Blooming [블루밍] 이미지의 픽셀 집합이 밝은 점(태양, 빛, 레이저)에 의해 과포화 되어 해당 픽셀에 포함된 전하가 인접한 픽셀로 넘쳐 밝은 점이 방사형 패턴으로 "번지는" 현상 Camera mount 카메라 바디와 렌즈를 연결하는 장치 각 카메라 마운트는 다양한 사이즈의 쓰레드와 플랜지 백을 갖추고 있음 *FB : 센서에서 카메라 플랜지까지의 거리 *1 FB 사이즈는 카메라 제조업체에 따라 다양합니다. 정확한 영상 촬영을 위해서는 올바른 마운트 쓰레드와 FB의 확인이 필요합니다. Camera Link 산업 비디오 제품의 표준화를 위해 설계된 인터페이스 Camera Link 인터페이스는 AIA(Automated Imaging Association)에 의해 유지 및 관리되며, 높은 안전성으로 가장 널리 사용되고 있는 인터페이스 중 하나 데이터 전송 속도 * Base : 1,2,3 Tap (최대 255MB/s) * Medium/Full : 4,6,8 Tap (최대 680MB/s) * DECA : 10 Tap (850MB/s) CCD Sensor / CMOS Senseor CCD Sensor (Charge Coupled Device) 전자결합자 빛을 전하로 변환시켜 화상을 얻어내는 센서 높은 감도와 낮은 노이즈로 뛰어난 이미지 품질을 제공하며, 저조도 환경에서도 우수한 성능을 발휘 상대적으로 높은 전력 소비와 생산 비용, 느린 데이터 전송 속도로 인해 실시간 처리에는 제한 출력 구조상 포화한 빛 전송 시 스미어 현상이 발생. CMOS Sensor (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) 받아들인 빛을 전기신호로 변환하여 이미지를 생성하는 이미지 센서 낮은 전력 소비와 저비용 생산이 가능하며, 고속 데이터 처리로 실시간 영상 촬영에 유리 CCD에 비해 가격이 저렴하며, 감도가 낮고 노이즈가 높은 편. 각 픽셀 별 감도 차이가 있어 FPN(Fixed Pattern Nosie)이 발생. *스미어 현상 : 스미어 현상은 화상 왜곡의 하나로서, 화소의 수광부 이외로의 빛의 누설, 신호 전자의 불완전한 이동 등에 의해 화면의 밝은 부분에 상하로 밝은 선이 보이는 현상 CMM (Coordinate Measuring Machine) 프로브(Probe) 센서가 물체에 직접 닿아 측정하는 방식 정밀하고 신뢰성 있는 데이터를 얻을 수 있지만, 물체의 민감도에 따라 변형, 손상이 있을 수 있음. Confocal [공초점 기술] 이미지의 초점 깊이를 정밀하게 조절하여 고해상도 이미지를 생성하는 기술로 빛의 파장대 별로 초점이 다른 원리를 이용하여, 물체 표면에 따라 높이 데이터를 취득하는 방식. 물체의 표면 높이뿐만 아니라 불투명 재질의 경우 두께 측정도 가능 Contrast [명암 대비] 이미지에서 어두운 부분과 밝은 부분 사이 차이 높은 대비는 밝은 부분과 어두운 부분 사이의 차이가 크다는 것을 의미하며, 낮은 대비는 그 차이가 작다는 것을 의미 <명암 대비의 양 차이> 출처 : Wikipedia® Chromatic Aberration [색수차] 빛의 파장에 따라 상이 맺히는 위치가 어긋나 색이 번져서 상이 흐려지는 현상 일반적으로 단일 렌즈는 모두 색수차가 있으므로, 광학기계에 사용되는 렌즈는 단일 렌즈를 몇 개 결합하여 각각의 용도에 따라 색수차를 감소 출처 : Wikipedia® CXP (CoaXPress) JIIA에서 제정한 표준 고속 이미지 전송을 위한 인터페이스 길이가 긴 케이블을 사용할 수 있음. 초고속 라인 스캔 카메라의 트리거링에 적합하며 신호 지연이 아주 짧음. * JIIA : Japan Industrial Imaging Association 데이터 전송 속도 / 최대 길이 * CXP-1 : 1.25 Gb/s, 212m * CXP-2 : 2.5 Gb/s, 185m * CXP-3 : 3.125 Gb/s, 169m * CXP-5 : 5 Gb/s, 102m * CXP-6 : 6.25 Gb/s, 60m * CXP-10 : 10 Gb/s, 40m * CXP-12 : 12.5 Gb/s, 30m Distortion [왜곡] 렌즈의 중심과 외각의 굴절률 차이로 인해 이미지의 중심과 외곽 부분에 차이가 나는 현상 Distortion Deep Learning [딥러닝] 컴퓨터가 스스로 외부 데이터를 조합, 분석하여 학습하는 기술 딥러닝에 기반한 머신비전 시스템은 복잡한 패턴 인식과 정확한 데이터 분석을 가능하게 하며, 규칙 기반 시스템으로는 어려운 객체 검출, 이미지 분류, 세그멘테이션 등을 높은 정확도로 수행합니다. 이를 통해 자동화 공정의 효율성을 극대화하고, 새로운 응용 분야에서 혁신적인 솔루션을 제공합니다. Digital Camera [디지털 카메라] 광학 이미지를 전자 신호로 변환하여 디지털 형식으로 저장하고 처리하는 장치 CCD나 CMOS 센서를 사용하며, A/D 변환기를 통해 신호를 디지털화하여 노이즈를 최소화 높은 해상도의 이미지를 제공하며, 다양한 파일 형식(JPEG, RAW 등)으로 이미지를 저장할 수 있어 후처리가 용이합니다. Depth Of Field [DOF, 피사계 심도] 영상의 초점이 선명하게 맺혀지는 피사체 거리의 범위 * 초점 심도 : 촬상 측 (센서 측) 거리를 나타내는 파라미터 * 허용 착락원(or 허용 COC) : 허용되는 흐림의 정도 * 심도 : 영상 평면에 초점이 맞추어졌을 때 광선속의 최소 직경 DSP (Digital signal Processor) 디지털 신호를 기계장치가 빠르게 처리할 수 있도록 하는 집적회로 DSP는 아날로그 신호를 디지털로 바꿔 고속 처리해 주는 기능을 하기 때문에 복잡한 신호처리를 요구하는 멀티미디어 기기나 디지털 통신기기 등에 폭넓게 응용 Exposure Time 카메라 센서가 빛을 받아들이는 시간이며, 시간이 짧으면 어두운 이미지, 길면 밝은 이미지를 얻을 수 있음. F Number (F/#) 무한 이미징 렌즈의 밝기 초점 거리를 빛이 들어오는 영역의 직경으로 나눈 값으로, 값이 작을수록 이미지가 밝아짐. FireWire (IEEE 1394) PC 등에 주변 기기를 접속하기 위하여 사용하는 인터페이스 규격 중의 하나 IEEE는 단자 이름이 아니라 전기 전자 기술자 협회(Institute of Electrical and Electronics Engineers)의 약자 FireWire 인터페이스 카메라는 IEEE 1394 데이터 전송 기술로 이미지 데이터를 전송하는 방식. * IEEE1394는 IEEE에서 규정한 인터페이스 규격 전송 속도 * IEEE 1394a: 400Mb/s * IEEE 1394b: 800Mb/s Focal Length [초점거리] 렌즈의 중심에서 렌즈가 수집한 빛이 모여 초점을 형성하는 지점까지의 거리 * 렌즈의 광축과 이미지 센서(또는 필름) 사이의 거리로 표현 FOV (Field of View) 렌즈를 통해 이미지 센서에 들어온 시야 사이즈 즉, 렌즈를 통해서 사진기가 이미지를 담을 수 있는 각 넓은 시야각은 넓은 범위의 장면을 한 번에 포착할 수 있지만 해상도가 떨어질 수 있는 반면, 좁은 시야각은 세밀한 부분을 확대하여 더 높은 해상도로 촬영 가능 측정 방법 각도 단위로 측정된 시야각 수평 시야각 (Horizontal FOV): 카메라나 렌즈가 수평 방향으로 포착할 수 있는 장면의 각도 수직 시야각 (Vertical FOV): 카메라나 렌즈가 수직 방향으로 포착할 수 있는 장면의 각도 대각선 시야각 (Diagonal FOV): 카메라의 센서 또는 렌즈의 대각선 방향으로 포착할 수 있는 장면의 각도 거리 단위로 측정된 시야각 시야 폭 (Field of View Width): 특정 거리에서 카메라가 포착하는 장면의 폭 시야 높이 (Field of View Height): 특정 거리에서 카메라가 포착하는 장면의 높이 * 출처 : Wikipedia® * Opt Mag : 광학배율 (실제 물체 크기와 이미지 센서에 맺히는 물체 크기와의 비율) FPS (frame per second) 초당 찍히는 프레임의 수 FPS가 높을수록 부드러운 영상을 얻을 수 있음. Frame rate 단위 초당 화면을 바꾸는 횟수 횟수가 많을수록 화면의 흔들림을 적게 느낌. FFC (Flat Field Correction) 균일하지 않은 이미지를 균일한 이미지로 보정해 주는 기능 Gain [게인] 전자 기기의 출력과 입력의 레벨비 Gamma correction [감마 보정] 이미지의 밝기와 대비를 조정하여 사람이 더 잘 인식할 수 있도록 하는 과정 이미지의 픽셀 값에 감마 값(γ)을 사용하여 비선형적으로 적용 감마 값(γ)이 1보다 작으면 이미지가 밝아지고, 1보다 크면 어두워짐. * Vin 은 원본 픽셀 값(0과 1 사이)이며, Vout 은 보정된 픽셀 값 GigE Vision GigEVision 인터페이스는 기가 바트 이더넷 통신 프로토콜을 사용하여 개발된 카메라 인터페이스 표준 10GigE Vision -> 속도가 10배 빨라진 것 데이터 전송 속도 * GigE : 1Gb/s * 10GigE : 10Gb/s Infrared light [적외선] 태양이 방출하는 빛을 프리즘으로 분산시켜 보았을 때 적색 선의 끝보다 더 바깥쪽에 있는 전자기파 가시광선보다 파장이 길고 마이크로파보다는 파장이 짧음 * 파장의 길이에 따라 분류하면 파장 0.75∼3㎛의 적외선을 근적외선, 3∼25㎛의 것을 적외선, 25㎛ 이상의 것을 원적외선 Interlaced Scan [비월주사] TV Format에서 사용되며 이미지 데이터의 홀수, 짝수를 번갈아 가며 전송하는 방식 비월주사는 홀수 또는 짝수 필드를 60Hz로 전송하기 때문에 실제로 사람의 눈에는 인식되지 않음. * Field(필드) : 홀수만 또는 짝수만 구성되는 이미지, Frame(프레임) : 이미지 전체 Image Processing [이미지 처리] 카메라나 센서로부터 획득한 이미지를 분석하고, 유의미한 정보를 추출하는 과정 자동화된 시스템에서 사람의 개입 없이 정확하고 신뢰할 수 있는 데이터를 제공하여 효율성 향상 이를 통해 오류를 줄이고, 품질을 향상시키며, 비용 절감 가능 이미지 처리 단계 1. 이미지 획득 (Image Acquisition) : 카메라나 기타 센서를 통해 이미지를 수집 2. 이미지 전처리 (Image Preprocessing) : 수집된 이미지의 품질을 향상시키고, 분석에 적합하게 만드는 과정 3. 특징 추출 (Feature Extraction) : 이미지에서 중요한 정보를 뽑아내는 과정 4. 객체 인식 및 분석 (Object Recognition and Analysis) : 추출된 특징을 기반으로 객체를 인식하고 분류 5. 결과 해석 및 응용 (Interpretation and Application) : 분석된 정보를 해석하여 의사 결정 Light spectrum 사람이나 기기에 의해 "빛"으로 인식되는 전자기 스펙트럼 내의 파장 범위 Liquid Lens 액체의 물리적 특성을 이용하여 렌즈의 초점 거리를 조절하는 광학 기기 일반적인 렌즈는 유리 재질로 되어 있지만 Liquid Lens는 액체 소재로 되어 있으며, 전기적 신호를 받아 형태를 바꾸어 DOF를 극복하거나 초점 거리 변경 가능 * Zoom Lens의 경우 모터를 없애고 Liquid Lens와 결합해 간편하게 제어가 가능 <좌> Liquid Lens 구성도 <우> 구동 방식 LWD (Lighting Working Distance) 조명 끝 단부터 물체 표면까지의 거리 Mash 3D Point Cloud Data 점들을 연결하여 3D 표현으로 만드는 표현 방식 그물망처럼 점을 이어 표현하는 방식 Machine Learning [ML, 머신러닝] 머신 러닝은 경험적 데이터를 기반으로 학습을 하고 예측을 수행하고 스스로의 성능을 향상시키는 시스템과 이를 위한 알고리즘을 연구하고 구축하는 기술 MOD (Minimum Object Distance) 초점을 맞추기 위한 렌즈와 물체의 최소 거리 MTF (Modulation Transfer Function) 공간 주파수 및 명암비 측면에서 물체 표면의 음영 반복이 이미지 측면에서 어떻게 나타나는지를 표현하는 각 공간 주파수의 명암 특성 즉, MTF는 렌즈의 이미징 성능과 물체의 콘트라스트를 이미지로 얼마나 완벽하게 재현할 수 있는지 확인하는 기준 *콘트라스트 성능은 특정 공간 주파수와 동일한 간격의 흑백 테스트 패턴을 사용 Near infrared light [근적외선] 적외선 중에서 파장이 짧아서 가시광선에 가까운 영역 보통 780nm - 2500nm(2.5μm) 영역 Numerical Aperture [NA, 개구수] 렌즈가 빛을 어느 정도 받아들이는지의 척도 NA = n · sin θ * n은 특정 매개체에서 렌즈의 굴절률(공기: 1.0)을 의미, θ는 빛이 들어오는 반각을 의미 Optical Magnification [광학 배율] 실제 물체 크기와 이미지 센서에 맺히는 물체 크기와의 비율 OI (Object to Imager) 물체에서부터 카메라 센서까지의 거리 PCD (Point Cloud Data) 스캔 된 객체를 나타내는 3D 점 좌표의 집합 각 점은 X, Y, Z 좌표를 가지고 있으며, 점의 위치는 3D 공간에서의 정확한 위치 3D 공간을 세밀하게 표현할 수 있으며, 색상과 강도 등의 추가 정보를 포함해 점의 속성을 자세히 이해 가능 * 3D Processing에 사용 출처 : Wikipedia® Pixel [픽셀] 디지털 이미지에서 하나의 작은 사각형 또는 점으로, 이미지의 전체를 구성하는 기본 단위 (=화소) 각 픽셀은 특정 색상과 밝기 정보를 가지고 있으며, 이 정보가 모여 전체 이미지가 형성 출처 : Wikipedia® Pixel Size [픽셀 사이즈] 화소의 길이와 폭 일반적으로 픽셀의 가로와 세로의 물리적 길이를 밀리미터(mm) 또는 마이크로미터(µm) 단위로 측정 Pixel Resolution [픽셀 해상도] 하나의 픽셀 이미지에 담겨 있는 비트 수 Ex) 1920x1080 픽셀 해상도는 1920개의 수평 픽셀과 1080개의 수직 픽셀로 구성된 이미지를 의미 * Megapixel : 100만을 뜻하는 MEGA와 디지털 사진의 최소 단위인 화소(PIXEL)를 결합한 용어 ROI (=AOI) ROI는 센서의 일부 영역만 전송할 수 있는 기능 아래 이미지 같이 필요한 부분만 전송하기 때문에 이미지 전처리 효과 및 촬상 속도 향상 가능 * 여러 영역을 지정하여 전송하는 기능은 Multi ROI Shutter type Rolling Shutter 센서 구조가 간단해 합리적인 가격의 장점이 있으나 센서의 세로 방향으로 순차적으로 노출을 하게 되어 움직이는 물체에는 왜곡(젤로 현상)이 발생. 정지된 물체를 촬상 하는 것에 적합 Global Reset Rolling Shutter의 추가 옵션으로 Rolling Shutter 센서로 정지된 물체를 촬영할 수 있도록 설정을 하는 것이며, 이미지의 세로 방향으로 밝기 편차가 발생 가능 Global Shutter 센서 전체가 동시에 노출을 하게 되어 움직이는 물체를 왜곡 없이 촬상 가능 Shutter type Signal-to-noise ratio [SNR, 신호 대 잡음비] Singal(신호)와 Nosie(잡음)의 상관관계를 나타내며, 이미지 품질을 평가할 수 있는 요소 높은 SNR 값은 신호가 잡음에 비해 상대적으로 강하다는 것을 의미. 즉, 신호의 품질이 좋다는 것 * SNR은 보통 데시벨(dB) 단위로 표현 SNR 수식 Sensor size 디지털카메라나 이미지 센서에서 광학 이미지를 수집하는 센서의 물리적 크기를 의미 Sensor size 공식 Structured Light [구조광] 프로젝터와 같은 광원을 이용하여 물체에 패턴을 투영하는 방식 패턴을 미세하게 움직이며 여러 이미지를 취득해야 하므로, 대상 물체는 정지해 있어야 함. 물체 표면에 투영된 패턴을 분석해 3D 형상을 재구성 Type of Machine Vision Lenses ToF (Time of Flight) 빛을 내는 발광부와 빛을 감지하는 수광부가 한 쌍을 이루는 구조 물체에 반사된 빛이 되돌아오는 시간(또는 위상차)에 따라 거리를 유추하는 방식. USB 인터페이스 USB 2.0 산업용에서 사용되기 위해 지정된 특정 프로토콜이 없음. USB 3.0 / USB3 Vision USB 2.0과 마찬가지로 Plug & Play를 완벽히 지원 * USB 3.0에서 3.1로 확장, USB 기술이 발전하면서 AIA에서 이 인터페이스를 USB3 Vision 표준으로 정의 Vignetting [비네팅] 사진 및 광학에서 화상의 중심부에 비해 주변부로 갈수록 화상의 명도 또는 채도가 감소하는 현상 * 이미지 센서 크기와 맞지 않는 경우에도 발생 출처 : Wikipedia® WD (Working Distance) 렌즈 끝 단부터 물체 표면까지의 거리 Working F/# (W.F/#) 유한 이미징 렌즈의 밝기를 정의 * W.F / 과 F/#의 관계 머신비전 카메라 인터페이스의 종류와 특징 오늘은 머신 비전 기본 구성 요소에 이어 머신 비전과 관련된 약 50여 가지 용어에 대해 알아보았습니다. 이 포스팅을 통해 다양한 용어들을 이해하는 데 도움이 되셨기를 바랍니다. 앞으로도 계속해서 유용한 정보를 제공해 드릴 수 있도록 노력하겠습니다 :) 머신 비전에 대해 궁금한 점이나 추가로 알고 싶은 내용이 있다면, 언제든지 저희 화인스텍을 방문해 주세요.
2024.08.02현대 산업용 이미징 기술은 끊임없이 발전하고 있으며, 이에 따라 새로운 솔루션들이 계속해서 등장하고 있습니다. 오늘은 이러한 기술 혁신을 바탕으로 한 JAI의 멀티 스펙트럼 프리즘 카메라 FS-3200D-10GE에 대해 소개해드리겠습니다. JAI는 산업용 머신 비전, 의료 이미징 및 실외 이미징 어플리케이션은 물론 지능형 교통 시스템(ITS)의 교통 이미징/차량 인식을 위한 완벽한 머신 비전 카메라 제품을 생산하는 기업입니다. https://www.jai.com/kr/company/about-jai " FS-3200D-10GE "란 ? JAI의 FS-3200D-10GE는 다양한 산업 분야에서 활용할 수 있는 다목적 2-CMOS 멀티 스펙트럼 프리즘 카메라로, 400-670nm 가시광선 및 740-1000nm 근적외선(NIR) 스펙트럼에서 이미지를 동시에 캡처할 수 있습니다. 폭 넓은 스펙트럼을 커버할 수 있는 이 카메라는 물체의 표면 특성과 표면 아래(투과)의 결함을 동시에 검사할 수 있으며, 하위 호환이 가능한 10GigE 인터페이스를 통해 탁월한 속도와 네트워킹 유연성을 제공합니다. " FS-3200D-10GE "의 특징 • 컬러 및 근적외선(NIR) 동시 이미징 가시광선 채널은 인간의 눈에 보이는 파장대의 RGB 또는 Bayer 컬러 이미지를 출력합니다. 반면에 NIR 채널은 인간의 눈으로 볼 수 없는 결함을 감지하기 위해 유기물 및 기타 물질의 표면을 투과하여 볼 수 있습니다. • 싱글 셋업으로 여러 가지 검사 스테이션 대체 가능 JAI의 프리즘 기술은 완벽한 2채널 정렬을 보장하여 싱글 셋업으로 여러 가지 검사 스테이션을 교체할 수 있어, 유여한 작업 환경에 적합하고, 효과적인 유지보수 비용 관리가 가능합니다. • 채널별 노출시간 조정 가능 채널별로 노출을 제어할 수 있어 게인값(gain)을 조정하지 않고도 각 채널의 노출을 조정하여 항상 일정한 신호대 노이즈 비율을 유지할 수 있습니다. * 게인(gain) : 전자 기기의 출력과 입력의 레벨비. JAI FS-3200D-10GE의 특징을 좀 더 자세히 살펴보면, - 가시광선과 근적외선을 동시에 캡처하는 프리즘 기반 2-CMOS 멀티 스펙트럼 에어리어 스캔 카메라. - 하위 호환이 가능한 10GBASE-T(10GigE) 인터페이스는 NBASE-T(5GigE 및 2.5GigE) 및 표준 1Gbps 1000BASE-T GigE Vision과 같은 연결된 장비의 속도에 맞춰 자동 협상이 가능 - 이득, 노출 및 ROI를 즉시 변경하기 위한 시퀀스 트리거 모드 - 멀티 카메라 어플리케이션의 동기화를 위한 IEEE 1588 정밀 시간 프로토콜 지원 - 5x5 카메라 내 보간을 사용한 raw Bayer(8/10/12bit) 컬러 출력 또는 24/30bit RGB 컬러 출력 가능 - 듀얼 스트림 출력을 통해 싱글 케이블에서 컬러 및 NIR 이미지 동시 출력 가능 - 컬러 향상 및 엣지 향상 기능 포함 - 싱글 및 멀티 ROI 모드 - 이전 CCD 모델보다 20% 향상된 NIR 감도 SPECIFICATIONS Dimensions Fusion 시리즈 산업용 카메라에 적용 가능한 어플리케이션 Fusion 시리즈 카메라는 다양한 머신 비전 어플리케이션을 위한 최고의 시작점입니다. 전자장치 검사 트레이스, 납땜, 부품 배치/정렬, 단락 및 색상 및 NIR 검사가 중요한 기타 항목 등의 PCB 기판 검사. 2D 인쇄 검사 잡지 및 제약 포장의 색상 검사 및 지폐에 새겨진 색상 정확성, 워터마크 및 보안 장치를 확인하는 통화 검사. LCD 디스플레이 화면 픽셀의 긁힘 및 결함을 감지하는 평면 패널/디스플레이 표면 검사. 인공 지능을 활용한 농업 최근 몇 년 동안 정밀 농업 또는 지능형 농업은 기하급수적으로 성장했습니다. 지능형 농업에서 잡초나 야생 식물을 제거하는 것이 점점 더 중요해지고 있습니다. 과일 및 채소 검사 과일 및 채소 검사 시 색상, 익은 정도, 손상, 껍질 속 부패 징후 확인 및 이물질(예: 돌, 금속 조각 등) 감지를 동시에 진행할 수 있습니다. 식음료 원료 분류 산업 RGB 채널을 사용하여 견과류 및 아몬드의 색상, 크기, 모양, 손상을 검사할 수 있으며 NIR 채널을 사용하여 이물질(올리브 씨 포함)을 더 명확하게 검사할 수 있습니다. JAI의 FS-3200D-10GE에 관한 기술 사양이 궁금하시다면 화인스텍 홈패이지를 통해 알아보세요!
2024.07.11AT가 최근 출시한 ECS Series는 고성능 고정밀 3D 스캐너 C6 시리즈의 한 라인이며 가격대비 고효율 성능으로 3D센서의 솔루션을 제공하는 제품입니다. AT사는 ECS를 출시함으로써, 기존에 고가의 3D 센서를 구매하기 어려웠던 고객들에게 합리적인 가격과 동시에 고급 3D 기술을 제공합니다. AT(Automation Technology)는 맞춤형 3D 특수 이미징 센서 기술을 전문으로 하는 회사입니다. Automation Technology는 지능형 적외선 카메라, 고정밀 3D센서 및 독특한 센서 솔루션을 제공해왔습니다. AT는 2022년 자체 센서 칩 설계와 새로운 WARP(Widely Advanced Rapid Profiling) 기술을 통해 빠른 3D 센서를 출시하여 고속 3D 스캐너 라인업을 갖추었으며, 세계 최초 스마트 IR 카메라인 열화상 카메라를 출시하여 자동화 및 모니터링을 위한 안정적인 솔루션을 제공해왔습니다. | AT C6-2040-ECS Series 특징과 기술사양 | ECS SERIES AT C6-2040-ECS Series 1. 가격 대비 성능 비율 다양한 산업에서 요구되는비용 효율적인 3D 센서 2. 통합 간편화를 위한 인터페이스 표준 사용 GigE Vision, GenlCam* 및 3rd party 소프트웨어 지원 3. 다양한 업종에 적용 가능 식품 산업, 물류 및 로봇 비전에 이상적 ECS Series 시리즈는 Eco Compact Sensor의 약자로 안정적인 성능과 함께 경제적인 비용으로 하이테크 3D 센서 기술을 구현하기 때문에 비용 효율성이 최대 장점입니다. 또한, 표준화된 GigE-Vision/GenICam 인터페이스로 소프트웨어를 빠르게 연결할 수 있어 신속한 머신 비전 애플리케이션을 구축할 수 있습니다. 즉, ECS Series는 품질에 제한을 두지 않는 동시에 비용과 효율성이 최우선인 프로젝트에 가장 이상적인 제품이라고 말 할 수 있습니다. *GenICam은 "Generic Interface for Cameras"의 약자로, 카메라 및 비전 시스템에서 사용되는 표준 인터페이스입니다. - AT C6-2040-ECS Series 기술사양 - Resource - AT 위의 기술 사양에서 보시는 것처럼 ECS 시리즈는 광삼각법 원리를 기반으로 작동하며 한번의 스캔으로 물체의 2,048개의 포인트를 출력하고 최대 43kHz의 높은 속도로 빠르고 정확한 데이터 수집을 제공합니다. ECS는 660nm 파장의 2M등급의 레이저를 지원하기 때문에 안정적입니다. 660nm 파장의 레이저는 가시광선의 대역에 속하기 때문에 다양한 재료에서 좋은 성능을 발휘합니다. ECS는 최대 속도가 43 kHz이기 때문에 빠르게 데이터를 획득할 수 있습니다. 이는 고속 생산 라인에서도 효과적으로 사용될 수 있습니다 그리고 2048개의 포인트는 세밀한 데이터 표현을 가능하게 하여, 복잡한 형상이나 표면 특성을 정확하게 분석합니다. 추가로 ECS는 CS6에서 제공되는 Multipart, Multipeak, Region search and Region tracking 기능을 제공합니다. 사용자는 이 기능들을 사용하여 데이터 분석을 편리하게 조작할 수 있습니다. MULTIPART 여러 데이터 세트의 동시 출력 이 기능은 픽셀 형식이나 알고리즘과 관계없이 최대 10개의 서로 다른 데이터 세트를 동시에 출력할 수 있습니다. 또한, 높이 데이터 외에도 반사율이나 산란과 같은 추가 데이터를 제공하여 테스트 대상을 사실적으로 표현하게 합니다. MULTIPEAK 반사 물질을 방해 없이 스캔 이 기능은 레이저 삼각측량을 사용하여 왜곡 없는 3D 프로필 데이터 스캔을 얻을 수 있습니다. 만약 반사율이 높은 테스트 표면에서 레이저 반사가 발생하는 경우 이를 구별하고 피크 데이터가 포함된 최대 4개의 프로파일을 별도로 출력할 수 있습니다. REGION SEARCH AND REGION TRACKING 레이저 라인의 안전한 감지 및 분류 이 기능은 레이저 라인을 안정적으로 찾아 결정하고 실시간으로 이를 감지하고 그에 따라 조정합니다. 이를 통해 전체 스캔 높이를 활용하여 스캔 속도를 높입니다. ECS 시리즈는 콤팩트한 디자인 덕분에 다양한 산업에 제약 없이 활용이 가능합니다. ECS 3D 스캐닝에 적합한 산업은 식품, 물류, 로봇 비전 산업입니다. 식품 산업에서는 포장의 총 높이, 부피를 측정하거나 품질을 위한 질감, 색상, 신성도 검사 등 외관검사를 진행할 수 있습니다. 또한, 포장물품의 불량 검사에도 적용할 수 있습니다. 물류 검사에서는 패키징의 크기 및 두께 측정, 위치 및 방향을 파악하거나 표면 검사에 사용할 수 있습니다. 마지막으로 로봇 비전에서는 부품의 방향 정보를 제공하여 로봇이 움직일 수 있도록 유도하거나 로봇이 부품을 정렬할 수 있도록 안내합니다. 이를 통해 입체적인 표면 검사를 진행할 수 있습니다. AT C6-2040-ECS에 관한 자세한 정보를 확인하고 싶으시다면 화인스텍 홈페이지에 있는 Data Sheet를 확인해보세요!
2024.02.191. Area Scan Camera를 통한 식음료 산업의 생산성 향상 식품 및 음료(F&B)산업은 식품 가공, 포장, 품질 및 재고 관리와 같은 다양한 생산 단계에서 빠르고 정확한 검사를 필요로 합니다. Area Scan Camera는 움직이는 식품 및 음료의 영역을 컬러 또는 흑백으로 캡처하여 고품질의 시각 데이터를 제공합니다. 이런 카메라 시스템은 높은 해상도와 프레임 속도로 작동하여 생산 라인에서 발생하는 작은 결함이나 불량품을 빠르게 감지할 수 있습니다. 2. 고속, 고정밀 이미지를 획득하는 TELEDYNE FLIR의 Forge 5GigE Teledyne FLIR은 이미지 센서 및 라인/영역/스마트 카메라를 통하여 F&B 산업의 생산성을 향상해 왔습니다. Teledyne Flir의 FLIR Forge 5GigE Teledyne FLIR의 Forge는 빠르고 견고하게 시스템을 쉽게 구축할 수 있도록 설계된 Area scan camera 플랫폼입니다. Forge는 유연한 링크 속도와 5GigE* 성능으로 컴퓨터 및 장치에 효과적으로 데이터 전송을 제어하는 유연성을 제공합니다. 또한 제조사의 환경을 고려하여, Forge는 1GigE에서 5GigE까지 원활한 시스템 업그레이드 경로를 지원합니다. 이를 통해 Forge 카메라는 전체적으로 통합적 편의성을 제공합니다. - Forge 5GigE 기기 특징 - 5GigE 이상의 성능 통합의 편의성 신뢰적인 시스템 구축 - Forge는 최대 10Gb/s의 속도로 이미지를 메모리에 캡처하는 버스트 모드를 제공 - 500MB 이미지 버퍼와 결합하여 데이터 전송 제어 가능 - OEM 통합 간편화를 위한 PoE, 편리한 카메라 제어를 위한 Opto-isolated 트리거 기능을 제공 - Teledyne Spinnaker 및 Sapera SDK, GigE Vision 호환 소프트웨어 패키지를 지원 - 카메라 내 전처리 기능의 풍부한 조합을 제공하도록 설계 - Trigger-to-Image Reliability (T2IR) 프레임워크를 지원하여 견고한 시스템구축 GigE* "Gigabit Ethernet"의 줄임말로 이더넷 모듈을 활용한 범용 디지털 카메라 인터페이스. 이더넷은 컴퓨터 및 네트워크 장비 간에 데이터를 주고받기 위한 표준적인 방법으로 널리 사용되고 있으며, GigE는 이더넷 기술 중에서도 더욱 빠른 속도의 데이터 전송을 가능하게 함. OEM은 Original Equipment Manufacturer의 약자로, 다른 회사의 제품에 사용되는 부품이나 구성 요소를 제조하는 제조사를 일컬음. SDK는 "Software Development Kit"의 약어로, 소프트웨어 개발 도구 모음 | 이미지 속도 향상을 위한 5GigE를 지원하는 버스트 모드 식음료 산업에서의 이미징 어플리케이션(image application) 기술은 고속으로 식품을 분류, 부분 절단, 품질 모니터링과 같은 부분에서 생산 주기 시간을 단축하기 위해 노력해왔습니다. 제품을 만드는 시간을 줄이기 위해서는 스캔 카메라의 이미지 캡처 속도를 높여서 전반적인 생산 속도를 높여야 합니다. 그러나 높은 사양의 대역폭을 지원하는 네트워크 시스템은 전력을 많이 소모하기 때문에 시스템 총비용을 증가시키는 문제가 있습니다. Forge 5GigE 카메라는 빠른 이미지 취득과 데이터 전송을 위한 Burst Mode를 제공합니다. 버스트 모드는 고속 애플리케이션에 유용한 기능이며 최대 10Gb/s의 속도로 이미지를메모리에 빠르게 저장할 수 있습니다. 따라서 엔지니어가 호스트 시스템을 과도하게 사용하지 않으면서도 데이터 전송을 효과적으로 제어하여 빠르게 정보를 캡처할 수 있습니다. Burst Mode 이러한 기능은 5GigE 인터페이스의 낮은 대역폭에서도 원래 속도를 두 배로 늘려 이미지 취득 및 전송 속도를 향상시킵니다. 결과적으로 시스템 업그레이드 비용을 감소시키며 또한 제품 생산 속도를 높일 수 있습니다. | 고정밀 트리거링 및 초정밀 동기화 비전 검사에서 다중 카메라 시스템(각 카메라가 네트워크 스위치에 연결되어 있는 트리거 신호*를 수신하는 시스템)은 정밀도가 가장 중요합니다. 일반적으로 이미지 획득의 대기 시간과, 캡처된 이미지 프레임에 변화가 생기면 시스템 설계자나 프로세스 엔지니어가 수동 개입하여 문제를 해결해야 합니다. Precise Time Protocol Forge 5GigE 카메라는 이더넷 업계 표준 IEEE1588 정밀 시간 프로토콜(Precision Time Protocol)*과 장치에 최적화된 Action Command 소프트웨어 키트 기능을 제공합니다. 동일한 주파수에서 실행되는 클록은 시간이 지남에 따라 표류합니다. IEEE 1588 장치는 이를 보완하기 위해 주기적으로 동기화합니다. Precision Time Protocol은 이더넷 장치 내의 동기화를 위해 사용되는 프로토콜이며 Action Command 프로그램은 하나 이상의 대상 장치에서 다양한 작업을 트리거하거나 예약하는 데 사용할 수 있는 액션 명령 시스템입니다. 게다가 Forge 5GigE 카메라는 정확한 트리거링 및 동기화를 위한 Trigger-to-Expose 고급 시작 기능을 갖추고 있습니다. 정밀한 트리거링 기능은 흔들리거나 불안정함 없이 이미지를 캡처하여 여러 카메라에서 정확하게 동기화됩니다. 이러한 기능들은 제품이나 상품을 적절한 순서로 팔레트에 적재 및 운반하는 팔레타이징 시스템이나 식품 포장 검사 및 식품 보관 검사에서의 정밀도를 향상시킵니다. 트리거 신호: 특정한 조건이나 사건이 발생했을 때 다른 동작이나 프로세스를 시작하기 위한 신호를 말함. IEEE 1588: 정밀한 시간 동기화를 제공하는 네트워크 프로토콜로 네트워크 내의 디바이스 간에 정밀한 시간 정보를 동기화하고 유지하는 데 사용된다. Trigger-to-Expose은 카메라의 작동 방식 중 하나 트리거 신호를 받아들이고 이미지를 캡처하는 과정 간의 시간. | T2IR 프레임워크를 통한 시스템 디버깅과 오류 단순화 Forge 5GigE의 Trigger to Image Reliablity Forge 5GigE 카메라는 Trigger-to-Image-Reliability (T2IR) 프레임워크 기능을 통하여 시스템 디버깅 및 오류 분석을 간소화합니다. T2IR 기능은 전체 시스템의 모니터링, 제어, 진단 기능을 제공하며, 데이터의 흐름을 이미지 캡처에서 호스트 전송까지 추적합니다. 이 기능은 포장, 밀봉, 라벨 표시, 병 채움 검사와 같은 품질 검사 작업에서 특히 유용하게 사용됩니다. 예측할 수 있는 오류를 미리 방지하기 때문에 포장 및 밀봉 검사에서 정밀도를 높이며, 라벨링 변이 검사에서는 시스템이 문제를 처리하고 추적하면서 품질을 유지합니다. 병 채움 검사에서 이미지 손실이나 트리거와 관련된 문제가 발견됐을 경우 T2IR기능을 통해 문제를 식별하고 해결합니다. 마지막으로 품질 검사 작업에서는 품목이 많을 경우 과부하 조건이 발생할 수 있습니다. T2IR기능은 일부 검사를 건너뛰고 건넌 뛴 부분을 추적할 수 있습니다. 이는 고수요 상황에서도 시스템의 효율성과 신뢰성을 유지할 수 있게 해줍니다. 3. 고해상도 이미지로 빠른 동기화, 생산 주기 단축의 새로운 전환 Forge 5GigE 카메라는 소프트웨어 솔루션과 함께 품질 통제를 정제하여 음식 및 음료 산업의 장비 제조업체 요구를 충족시키는 우수한 제품을 제공합니다. 현재 제조업계에서는 고해상도 및 고속 카메라에 대한 수요가 계속 증가하고 있습니다. 이에 따라 Forge 5GigE는 식품 제조업에서의 이미지 캡처를 위한 빠른 동기화와 높은 대역폭 속도를 통하여 생산 주기를 단축하며, 정밀하고 유연한 프로세스를 통해 생산성을 향상시키고 비용을 절감할 수 있는 솔루션으로 떠오를 것입니다. Forge 5GigE 카메라는 앞으로의 머신 비전 시장에서의 잠재적인 성장 가능성이 높은 제품으로 기대됩니다. Forge 5GigE 카메라에 대한 자세한 사양을 알고 싶으시다면 화인스텍 홈페이지를 통해 확인해보세요!
2024.02.06Xpress 더 빠른 GigE Vision 출력을 위한 무손실 압축 오늘날 CMOS 카메라의 속도와 해상도가 증가함에 따라 머신 비전 설계자들은 어려운 선택에 놓여있습니다. GigE Vision 표준 인터페이스를 계속 사용하는 경우 네트워킹 기능, 긴 케이블 길이, PC 직접 연결과 같은 많은 이점이 있지만 GigE Vision의 크지 않은 대역폭 용량에 따른 낮은 프레임 속도에 만족해야 합니다. CoaXPress, Camera Link 또는 10 GigE Vision과 같은 고용량 인터페이스를 사용할 수도 있지만 이러한 기술은 더 높은 비용과 복잡성을 요구합니다. JAI의 Xpress는 GigE Vision 표준의 이점을 유지하면서 프레임 속도를 기본 대역폭 한계 이상으로 높일 수 있는 세 번째 옵션을 제공합니다. Xpress 기능이란? Xpress는 이미지 데이터의 크기를 줄인 후 호스트 PC에서 완벽하게 재구성할 수 있는 무손실 압축 알고리즘을 제공합니다. 압축은 이미지 중복 원리를 사용하여 카메라의 FPGA에서 수행됩니다. 구체적으로 설명하면, Xpress 알고리즘은 이미지를 작은 픽셀 블록으로 분해하고 이미지에서 동일한 픽셀 패턴을 가진 다른 블록을 찾습니다. 이러한 중복 블록을 짧은 코드로 표시하여 "인코딩"하면 카메라에서 출력되는 이미지 데이터의 전체 크기를 크게 줄일 수 있습니다. 이미지 크기가 작아지기 때문에 GigE Vision 대역폭을 통해 프레임을 더 빠르게 전송할 수 있습니다. 매우 "복잡한" 이미지의 경우 약간의 속도 향상부터 높은 수준의 균일성을 가진 이미지의 경우 최대 100%의 속도 증가에 이르기까지 속도 향상은 이미지가 중복되는 양에 따라 달라집니다. 예를 들어, 이미지 파일의 크기를 30% 줄이는 경우 프레임 속도가 표준 GigE Vision 연결에 비해 약 42% 증가합니다. 또한 Xpress를 통해 파일 크기가 작아지면 현재 프레임 속도를 유지하면서 동일 네트워크를 공유하는 카메라의 수를 늘릴 수도 있습니다. 무손실 압축 해제 인코딩된 픽셀 데이터를 본래의 픽셀 패턴으로 교체하면 이미지 품질이나 디테일의 손실 없이 전송된 이미지를 완벽하게 재구성할 수 있습니다. Xpress 압축 해제 라이브러리를 사용하면 개발자는 이미지 처리 루틴을 위해 애플리케이션 코드에 몇 가지 함수를 간단히 추가하여 GigE Vision 데이터의 압축을 쉽게 해제할 수 있습니다. 예시적인 목적으로만 제공됩니다. 올바른 사용법은 카메라 매뉴얼이나 소프트웨어 문서를 참조하세요. Xpress 압축 해제 소프트웨어는 JAI 웹사이트에서 다운로드할 수 있습니다. JAI의 Xpress 카메라 Xpress 무손실 압축은 Sony Pregius S CMOS 센서가 탑재된 JAI의 흑백 Go-X 시리즈 GigE Vision 카메라에 표준 기능으로 포함되어 있습니다. Xpress가 탑재된 카메라의 기본 해상도는 5.1~24.5 메가픽셀이며 표준(비압축) 프레임 속도는 23fps~4fps입니다. 자세한 내용은 Go-X 시리즈 페이지(www.jai.com/kr/go-x-series)를 참조하시기 바랍니다. * 프레임 속도는 이미지 콘텐츠에 따라 달라집니다. 일반적으로 최대 속도의 40%-50%입니다.
2022.07.19여러 카메라 제조사와 인터페이스를 혼용해서 사용하는 방법 장비의 일부 카메라를 다른 제조사, 다른 인터페이스로 바꾸고 싶다. 카메라 제조사, 인터페이스를 혼용 하면 문제가 될까? 머신비전 카메라를 사용할 때 장비의 카메라를 한 가지 제조사로 통일하는 것은 큰 문제가 되지 않습니다. 엔지니어가 꺼리는 상황은 한 장비에서 여러 카메라 제조사를 혼용하는 것인데, 카메라를 혼용해 사용할 경우 카메라 제조사마다 별도의 SDK를 설치해야 하며, 그로 인해 힘들게 개발한 프로그램에서 예기치 않은 에러가 발생할 수 있기 때문입니다. 인터페이스와 제조사까지 혼용하게 되면 객체 구조와 SDK 모든 것이 다르기 때문에 이렇게 사용했을 때 발생하는 에러는 해결하기 쉽지 않습니다. 카메라, 인터페이스의 선택 고민하지 마세요. 카메라 제조사와 인터페이스로부터 자유로워지는 방법 카메라와 인터페이스로부터 자유로워지는 방법이 있습니다. 몇몇 라이브러리 제조사에서 그 기능을 제공하고 있습니다. GigE Camera의 경우 GenIcam 규약에 맞춰져 있기 때문에 카메라 제어는 문제가 안 되며, 모든 제조사와 범용으로 호환되도록 설계되어 있습니다. 인터페이스가 다른 경우도 동일합니다. CoaXPress 인터페이스와 GigE 인터페이스를 동일한 객체 구조에서 사용할 수 있기 때문에 프로그램을 크게 수정할 필요가 없습니다. eGrabber SDK 동글이 있는 설비 vs 없는 설비 Euresys에서 출시한 eGrabber Studio를 사용해 장비 프로그램을 구축한다면, 이후에 CoaXPress와 GigE 인터페이스를 혼용하더라도 문제없이 사용할 수 있습니다. 물론 카메라 제조사가 달라도 eGrabber Studio를 통해 모든 객체는 통합되기 때문에 전혀 문제 되지 않습니다. 카메라, 인터페이스 선택의 폭을 넓힌 eGrabber 카메라 원가 절감과 카메라 납기 트러블까지 한 번에 해결할 수 있나요? 저렴한 카메라와 고사양 카메라를 장비의 사용 환경에 맞게 적용해서 원가를 낮출 수 있을 뿐만 아니라 카메라의 납기로 인해 다른 메이커로 변경이 필요할 때도 큰 고민 없이 검토할 수 있습니다.
2022.07.19머신비전 카메라 GigE 인터페이스 제대로 알아보기 머신비전 카메라 GigE 인터페이스에 대하여 머신비전 카메라 GigE 인터페이스의 역사 GigE Vision은 고성능 산업용 카메라를 위해 2006 년에 도입된 인터페이스 표준입니다. 이더넷 네트워크를 통해 고속 비디오 및 관련 제어 데이터를 전송하기 위한 프레임 워크를 제공합니다. GigE Vision은 AIA(Automated Imaging Association)에 의해 제정되었습니다. 이 표준을 따르면 GigE Vision을 준수하는 카메라와 S/W라면 제조사 상관없이 서로 데이터를 주고받을 수 있습니다. GigE 인터페이스의 장점? GigE Vision 인터페이스의 장점 중 손꼽을 수 있는 것은 단연 확장성입니다. 대형 장비에 여러대의 카메라 링크 카메라를 설치한다고 가정한다면, 일반적으로 PC, Frame Grabber, 케이블, 케이블 리피터, 전원 등 다양한 구성품이 필요합니다. 만일 전원까지 공급하는 POE GigE Vision 인터페이스를 사용한다면, 이더넷 케이블로 데이터와 전원을 모두 공급하기 때문에 머신비전 구성품을 단순화 할 수 있습니다. 또한 네트워크 허브를 이용해 모든 카메라 펌웨어 업데이트를 한 PC에서 진행할 수 있으며, 공간별로 PC 1대씩 구성해 카메라 그룹을 만들 수 있습니다. 최대 100m 까지 사용 가능한 GigE 케이블 덕분에 영상 노이즈에 영향을 줄 수 있는 서보 모터와 같은 장치로부터 멀리 떨어져 설치 가능하여 최적의 환경을 만들 수 있습니다. GigE 케이블의 종류 GigE 케이블은 흔히 이더넷 케이블과 동일한 커넥터 규격으로 RJ45를 사용하거나 방수 방진 애플리케이션에 사용하는 카메라는 8-Pin M12 Socket을 사용하기도 합니다. 다 똑같이 생긴 GigE 케이블도 여러가지 버전(CAT.3 ~ CAT.8)이 있으며, 단위는 카테고리로 부릅니다. 머신비전에서 사용 가능한 버전은 CAT5e부터 CAT.7입니다. 아래 표에는 카테고리별 전송 사양에 대한 설명입니다. UTP 케이블 비교 CAT.5 CAT.5e CAT.6 CAT.6A CAT.7 전송속도 100Mbps 1Gbps 1Gbps 10Gbps 10Gbps 주파수 100MHz 100MHz 250MHz 500MHz 600MHz 규격 100BASE-TX 1000BASE-T 1000BASE-TX 10GBASE 10GBASE GigE 케이블의 내부 구조 GigE 인터페이스의 랜 케이블은 겉에서 보기에는 비슷하게 생겼지만 내부 구조가 다릅니다. 카테고리별 전송량에 따라 차폐 방식, 차폐 구조에 차이가 있습니다. GigE Vision은 1Gbps를 지원하는 CAT.5e 이상 규격의 케이블을 사용해야 합니다. GigE Vision 신뢰할 수 있는 이유 GigE Vision 애플리케이션에서 빠른 전송속도가 중요하기 때문에 GigE Vision은 UDP 프로토콜을 사용해 패킷을 전송합니다. 일반적으로 TCP가 패킷 전달 안정성이 높지만 이것을 보완하기 위해 GigE Vision 표준은 UDP패킷에 헤더를 추가하는데 헤더에는 이미지 번호, 패킷 번호, 타임스탬프 정보를 갖고 있습니다. 이 헤더 정보를 보고 데이터의 순서를 재정렬 하며, 누락된 패킷이 도착할 때까지 기다리는 시간 설정을 하여 안정성을 높일 수 있습니다. GigE Vision의 패킷 전송방식 GigE Vision 기본 설정에서 점보 프레임을 최대치로 올리는 이유 위 과정에서 필요한 오버헤드 정보는 패킷 단위로 생성됩니다. 패킷이 세분화될수록 헤더가 차지하는 공간이 많아지기 때문에 데이터 전송에 영향을 받습니다. GigE 카메라의 프레임 레이트가 떨어진다면 확인해야 하는 3가지 필수 설정이 있습니다. 아래 짧은 동영상 가이드를 보고 네트워크 카드의 설정을 마무리하면, GigE Vision 카메라의 데이터 전송 안정성이 향상됩니다. GigE Vision 점보패킷을 최대로 올리는 이유 GigE Vision 네트워크 카드 필수 설정 3가지 머신비전 카메라 인터페이스의 발전 머신비전 카메라 인터페이스의 선택은 장비를 구성함에 있어서 매우 중요합니다. 머신비전 장비는 더 높은 검사 정도와 더 빠른 검사를 하기 위해 진화합니다. 그렇기 때문에 이미지 센서 또한 더 높은 해상도와 더 빠른 속도로 발전해 왔으며, 넓은 대역폭의 데이터를 안정적으로 전송하기 위해 새로운 인터페이스를 머신비전 시스템에 도입하게 되었습니다. 인터페이스 별 비교 그래프 아래 머신비전 인터페이스 비교표를 참고하면 수치를 통해 비교할 수 있습니다. 인터페이스 규격 대역폭 케이블 길이 전원공급 보드 CoaxPress CXP-3 / 1-lane 기준 3.125 Gbit/s (325MB/s)* 100m 가능 (POCXP) 필요 CXP-6 / 1-lane 기준 6.25 Gbit/s (625 MB/s)* 75m 가능 (POCXP) CXP-12 / 1-lane 기준 12.5 Gbit/s (1,250 MB/s)* 30m 가능 (POCXP) Camera Link Base 2.04 Gbit/s (255 MB/s) 7m 가능 (POCL) Midium 4.08 Gbit/s (510 MB/s) 5m 가능 (POCL) Full 5.44 Gbit/s (680 MB/s) 5m 가능 (POCL) Full Deca 6.8 Gbit/s (850 MB/s) 5m 가능 (POCL) USB USB 2.0 480Mbit/s (60MB/s) 5m 가능 USB 3.2 Gen1 5 Gbit/s (625MB/s) 5m 가능 USB 3.2 Gen2 10 Gbit/s (1,250MB/s) 5m 가능 GigE GigE 1 Gbit/s (125MB/s) 100m 가능 (POE) 5 GigE 5 Gbit/s (625MB/s) 100m 가능 (POE) 10 GigE 10 Gbit/s (1,250MB/s) 37m 미지원 머신비전 전문가 화인스텍과 상담하세요. 애플리케이션 요구사항에 맞춰 완벽한 솔루션을 찾아드립니다.
2022.07.19GIGE Camera 기본 셋업 안녕하세요 화인스텍 마케팅 팀입니다. 지난번에 인터페이스의 종류에 대해 알아봤었습니다. 그중에 GIGE Camera(Gige 카메라)에 대해 포스팅하도록 하겠습니다. 화인스텍에서 취급하는 카메라 위주의 설명이겠지만 표준으로 제작된 만큼 모든 랜카드와 공유 가능한 내용입니다. EMVA(European Machine Vision Association)에서 GenICam 표준을 정했으며, 머신비전 카메라 제조사에서는 GIGE, USB, Coaxpress 인터페이스는 대부분 GenICam 표준으로 제작을 합니다. 왜냐하면 카메라와 장치의 plug & play 처리를 위한 기반이며, 인터페이스에 상관없이 모든 종류의 장치(주로 카메라)에 대한 범용 프로그래밍 인터페이스 제공하기 때문입니다. 머신비전 NIC 사용 전 꼭 해야하는 설정 3가지!! - 동영상으로 보기 https://youtu.be/oQGCp70s0LI 머신비전 NIC 사용 전 꼭 해야하는 설정 3가지!! - 사진으로 보기 www.fainstec.com Driver 설치 드라이버 설치는 꼭 제조사에서 제공하는 올바른 드라이버 설치해야 합니다. 윈도 기본 또는 임의의 드라이버 설치 시 문제가 생길 수 있으며, 많은 사람을 힘들게 할 수 있습니다. NIC의 경우에도 산업용 GigE 보드 제조사에서 제공하는 Chipset 드라이버를 설치해야 합니다. 아래 이미지는 제가 사용하는 노트북이며 당연히 1개만 잡혀있습니다. <사진 1> 제어판 장치 관리자 <사진 2> (왼쪽) 정상적인 설치, (오른쪽) 비정상적인 설치 설치가 완료되면 필수로 거쳐야 하는 셋업이 있습니다. 1. 점보패킷 2. 수신버퍼 3. 인터럽트 조절속도 점보 패킷(Jumbo Packet) 패킷의 크기가 작으면 CPU 호출 횟수가 높아져 부하가 높아집니다. 최대 9KB로 높게 설정을 권장합니다. 수신 버퍼(Receive Buffers) 수신된 프레임 데이터를 OS에서 읽어 가기 전까지 보관하는 역할을 하는데요 크기가 커지면 OS에서 인터럽트 처리가 늦어졌을 때 패킷 로스를 줄일 수 있습니다. 최댓값 2048로 설정이 필요하며, 혹시라도 2048이 되지 않더라도 최댓값으로 해주시면 됩니다. 인터럽트 조절 속도(Interrupt Moderation Rate) 인터럽트가 자주 발생하면 문제가 있을 때 CPU 반응 속도가 빨라집니다. 반응 속도가 빠른 만큼 CPU 부하가 커지기 때문에 발생 빈도를 낮추는 설정이 필요한데요 최대(Extreme)로 설정해 주시면 됩니다. 아래 창을 한번 보실까요? <사진 3> 이더넷 속성 이더넷 속성에서 구성을 클릭합니다. <사진 4> NIC 속성 구성 - 고급 탭 안에서 조금 전 이야기한 모든 설정을 바꿀 수 있습니다. 위에 이야기했던 용어가 드라이버마다 조금씩은 다를 수 있지만 비슷한 용어를 찾아 셋업 하시면 됩니다. 한글로 표기된 경우도 있습니다. 제 노트북에는 점보패킷이 아니고 점보 프레임으로 나와있군요 보통 9KB MTU인데 제 노트북은 4KB MTU 가 최대 값입니다. 그래서 많은 사람들이 데스크톱을 사용하죠 ^^ NIC의 하드웨어적으로 GIGE Camera(Gige 카메라)를 사용할 준비가 끝났습니다. FILTER DRIVER 카메라 제조사마다 GigE SDK 제공 시 필터 드라이버를 제공하는데 PC에 이것저것 설치되는 것이 싫다고 해서 건너뛰시면 안 됩니다. SDK를 설치하면서 꼭 같이 설치하셔야 합니다. 필터 드라이버는 네트워크의 부하를 줄이고 데이터 스트리밍을 향상시키기 때문에 별다른 이유가 없다면 반드시 설치하여 사용하시기 바랍니다. <사진 4> Pleora에서 제공하는 Filter Driver Manager GIGE Camera(Gige 카메라)를 사용할 준비가 끝났습니다. 이제 즐기시기 바랍니다 ^^ 이상 포스팅을 마치겠습니다.
2022.05.11머신비전 카메라 인터페이스 종류 안녕하세요 화인스텍 마케팅 팀입니다. 화인스텍 홈페이지를 찾아주셔서 감사합니다. 머신비전 카메라 인터페이스에 대해 이야기 해보겠습니다. 기본 교육에서 말씀드렸다시피 일반적인 디지털 카메라와는 다르게 머신비전 카메라는 이미지를 찍을 수는 있지만 저장하는 능력이 없습니다. 카메라 설정을 저장하는 메모리는 내부에 있지만 이미지를 저장하는 메모리는 없습니다. 머신비전 카메라만 있으면 비싼 고철에 불과합니다. 그럼 카메라가 PC와 어떤 방식으로 주고 받는지 인터페이스에 대해 설명하겠습니다. 머신비전에서 자주 사용하는 인터페이스 Coaxpress, Cameralink, USB, GIGE(이더넷), IEEE1394(FireWire), Analog, TV Format, HDMI, Optical 등 PC로 이미지를 전송해야 하는데 여러 가지 방법이 있습니다. 그중에 머신비전에서 가장 많이 쓰이는 인터페이스의 기본 사양을 알아볼까요? 머신비전 인터페이스 비교표 인터페이스 규격 BANDWITH 케이블 길이 케이블을 통한 전원공급 프레임그래버 Coaxpress (코엑스프레스) CXP-3 / 1lane 기준 3.125 Gbit/s (325MB/s) 100m 가능 필요 CXP-6 / 1lane 기준 6.25 Gbit/s (625MB/s) 72m 가능 CXP-12 / 1lane 기준 12.5 Gbit/s (1,250MB/s) 30m 가능 Camera Link (카메라 링크) Base 2.04 Gbit/s (255MB/s) 7m 가능(POCL) Midium 4.08 Gbit/s (510MB/s) 5m 가능(POCL) Full 6.8 Gbit/s (850MB/s) 5m 가능(POCL) USB USB2.0 480 Mbit/s (60MB/s) 5m 가능 USB3.0 5 Gbit/s (625MB/s) 3.5m 가능 GIGE GIGE 1 Gbit/s (125MB/s) 100m 가능(POE) 5GIGE 5 Gbit/s (625MB/s) 100m 가능(POE) 10GIGE 10 Gbit/s (1,250MB/s) 37m 불가능 표에서 보시면 USB나 GigE의 경우 PC에 있는데 왜 카드를 구매해야 하는지 간혹 물어보시는 분들이 계십니다. USB 카메라에 전용 보드(카드)를 사용해야 하는 이유 USB 먼저 말씀드리면, PC 본체에 있는 포트가 여러개가 있지만 사실 내부 메인보드에는 평균적으로 2개가 있고 허브와 같이 분할해서 밖으로 빼 놓은 것입니다. 마우스, 키보드, 동글 등 여러 USB를 사용 중이기 때문에 대역폭을 나눠갖게 됩니다. 그래서 별도의 PCIe 슬롯에 장착할 수 있는 USB 카드를 구매 하셔서 연결하셔야 카메라 성능을 모두 사용하실 수 있습니다. GigE 카메라에 전용 보드(카드)를 사용해야 하는 이유 GigE를 말씀드리면, 대부분 GigE 포트는 1개만 보유한 경우가 많습니다. 설비에서 인터넷은 거의 사용하지 않지만 PLC와의 통신용으로 사용한다면 대부분 추가 포트가 필요합니다 메인보드에서는 POE를 지원하지 않기 때문에 별도의 POE가 지원되는 카드를 구매하시면 카메라 전원을 별도로 구매하지 않고도 전원을 공급받을 수 있기 때문에 유용합니다. 그리고 보드에 따라 전원을 소프트웨어로 온 오프 할 수 있습니다. 머신비전 카메라 인터페이스 별 장점 " 데이터 전송량 : 고해상도, 고속 프레임이 유리 " " 케이블 길이 : 설비 크기에 유리 " 인터페이스 특성에 따라 이렇게 쓰입니다. 인터페이스 주 어플리케이션 특징 USB 의료, 연구소, 소형 설비, 유럽 생산설비 짧은 케이블 길이 평균 안정성 간편한 설치 구성 비용이 저렴 GigE 생산 설비(반도체, 배터리, 디스플레이 등), 교통, 보안, CCTV 긴 케이블 길이 평균 안정성 간편한 설치 구성 비용이 저렴 Camera Link 생산 설비(반도체, 배터리, 디스플레이 등) 짧은 케이블 길이 높은 안정성 넓은 대역폭 구성 비용이 높음 Coaxpress 생산 설비(반도체, 배터리, 디스플레이 등), 대형설비, 고해상도, 고속 카메라 설비 긴 케이블 길이 높은 안정성 넓은 대역폭 구성 비용이 높음 어떻게 생겼는지 확인 안 하고 갈 순 없죠! 출처 : www.jai.com 머신비전 카메라 인터페이스에 대해 알아봤는데요 다음 포스팅에는 아날로그 인터페이스에 대해 소개 드리도록 하겠습니다.
2022.03.17