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1. Euresys의 어플리케이션 머신비전 솔루션 적용 사례 소개 식품 산업에 있어서 품종과 곡물 검사는 식품 안전성을 보장 및 품질 향상과 생산성 향상에 있어 중요한 역할을 합니다. 농산물 검사는 비전(시각적 정보 처리) 업계에서 특별한 어려움을 겪는 과제입니다. 천연 제품은 본질적으로 표준화되어 있지 않으며, 그 형태, 색상, 숙성도, 수분 등이 제품마다 서로 다르기 때문입니다. 이렇게 표준화하기 어려운 농산물을 비전 시스템을 통해 성공적으로 검사 및 분류를 진행하기 위해 머신 비전 업계는 오래전 부터 여러가지 시도를 통해 식품 생산 업계의 생산성 향상에 기여하고 있습니다. 특히 프레임그래버는 빠르게 이동하는 곡물을 카메라로 이미지를 취득하고, 그 데이터를 PC로 안정적이고 빠르게 전송하는 기능을 제공하기 때문에 상황에 맞는 적절한 사양의 프레임 그래버를 선정해야 하는 머신비전 시스템 중 하나입니다. 특히 고속을 지원하는 프레임그래버를 사용함으로써, 제조업체들은 농산물의 품질을 신속하게 분류하고, 이를 통해 생산 과정에서의 오류를 줄이며, 전반적인 생산 효율성을 향상시킬 수 있습니다. 이번 포스팅에서는 커피, 과일 열매, 견과류 등의 식품 색상 분류기를 전문적으로 생산하는 장비업체가 유레시스 프레임그래버를 장비에 적용하여 성공적으로 커피 열매 분류기를 개발한 사례를 소개해 드리겠습니다. 사례를 설명드리기 전에 프레임그래버에 대한 특징을 먼저 이해해 보겠습니다. 2. 프레임그래버란? 프레임그래버는 “프레임을(Frame)을 잡는다(Grab)”라는 뜻으로 이미지를 획득하기 위해 만들어진 장치입니다. 프레임그래버(Frame Grabber)는 디지털 이미지 처리 및 컴퓨터 비전 시스템에서 사용되는 장치로, 아날로그 또는 디지털카메라로부터 받은 비디오 신호를 컴퓨터가 이해할 수 있는 디지털 형식으로 변환하는 역할을 합니다. 이 장치는 이미지 캡처, 저장 및 처리를 가능케 하여 다양한 응용 분야에서 활용됩니다. 프레임그래버 구조와 역할 프레임그래버의 주요 역할과 특징은 다음과 같습니다: 1. 이미지 캡처 2. 디지털화 3. 저장 및 전송 4. 실시간 이미지 처리 프레임그래버는 아날로그 또는 디지털카메라로부터 입력된 비디오 신호를 디지털 이미지로 캡처합니다. 이는 정지된 이미지 또는 연속적인비디오 흐름일 수 있습니다. 프레임그래버는 아날로그 신호를 디지털 형식으로 변환하여 컴퓨터에서 처리할 수 있도록 합니다. 디지털화된 이미지는 컴퓨터 메모리에 저장됩니다. 디지털 이미지를 저장하거나 다른 시스템으로 전송하는 데 사용됩니다. 이를 통해 이미지 데이터를 장치 간에 공유하거나 나중에 분석 및 처리를 위해 저장할 수 있습니다. 프레임그래버는 이미지를 실시간으로 처리하는 데 사용될 수 있습니다. 이는 실시간 비전 시스템에서 물체 감지, 추적, 측정 등의 작업을 수행하는 데 적용될 수 있습니다. 프레임그래버는 제조, 의료, 자동차, 로봇, 보안 등 다양한 산업 분야에서 컴퓨터 비전 및 이미지 처리 응용에 활용합니다. 또한 프레임그래버는 인터페이스와 깊은 연관성을 가지고 있습니다. 인터페이스란 두 시스템, 장치 또는 프로그램 간에 상호 작용하거나 정보를 교환할 수 있도록 만든 경계 또는 연결점을 의미합니다. 인터페이스는 USB, Camera Link, Coaxpress, GigE 등 데이터 전송량과 케이블 길이에 따라 다양한 구성으로 나눠집니다. Camera Link 인터페이스는 고속 디지털카메라와 컴퓨터 또는 다른 이미지 처리 장치 간에 높은 대역폭의 데이터를 전송하기 위한 표준화된 디지털 인터페이스입니다. 높은 대역폭을 제공하여 이미지를 빠르게 전송하고, 데이터의 안정성을 보장합니다. 이번 챕터에서 솔루션으로 적용된 Camera Link 인터페이스는 고속 디지털 비디오 전송을 위한 표준 인터페이스로 주로 사용됩니다. 프레임그래버와 인터페이스 3. Euresys의 프레임 그래버를 통한 커피 열매의 고속 분류 | Euresys 프레임그래버 솔루션 과정 Xeltron 사의 건식 제품 분류기는 높은 정확도로 품질 기준이 까다로운 고객에게 높은 평가를 받아왔지만, 시간 당 처리량이 충분하지 않고 고객의 요구 사항을 충족시키기에는 무리가 있다는 문제에 직면하고 있었습니다. 식품 산업의 농산물 검사에서 농산물을 더 효율성 있게 분류하기 위해서는 빠르게 움직이는 농산물을 스캔할 수 있는 고해상도 카메라와, 고해상도 컬러 이미지를 빠르게 전달할 수 있는 인터페이스, 마지막으로 고속으로 실시간 이미지 처리할 수 있는 프레임그래이버의 역할이 중요하게 작용합니다. 이 회사는 더 많은 처리량과 효율성을 달성하기 위해 Euresys의 Grablink Duo 보드를 선택했습니다. 이 보드를 통해 커피 열매가 이동하는 통로의 양쪽에 설치된 두 대의 라인스캔 카메라가 콩이 일렬로 연속적으로 나아가는 방향에서 캡처한 이미지를 신속하게 전송하여, 곡물 분류 작업을 빠르고 정확하게 수행할 수 있었습니다. 유레시스 Grablink Duo는 하나의 전체 구성 또는 두 개의 기본 구성 Camera Link 카메라를 지원하며, 두 개의 Camera Link 포트를 내장하고 있습니다. 뿐만 아니라, PCIe Gen 2 x 4 버스를 통해 이 회사가 독자적으로 개발한 중앙 처리 장치를 활용하여 뛰어난 이미지 데이터 처리 성능을 제공하며, 높은 이미지 데이터 처리량을 확보했습니다. "최적화된 머신비전 시스템 설정 덕분에 이 회사는 해당 분류기의 성능을 시간당 4미터톤, 최대 16톤의 처리량에서 95~98%의 커피 열매 분류 정확도를 달성했습니다." 이 회사가 Euresys의 프레임그래버를 활용하여 불량 베리나 콩 및 이물질을 흐름에서 제거하는 모습을 아래서 확인할 수 있습니다. ACEPTADO - 통과 / RECHAZO- 미통과 | Euresys Grablink Duo 주요 기능과 사양 Euresys의 Grablink Duo 프레임그래버의 성능과 사양에 대해 살펴보겠습니다. Grablink Duo - Euresys Grablink Duo 프레임그래버의 주요 사양 - Euresys Grablink Duo의 주요 사양 | 두 개의 독립적인 Camera Link Base 구성 카메라 또는 한 개의 Camera Link Base, Medium, Full, 72비트 또는 80비트 카메라 · 현재 시판되는 수백 가지 Camera Link 카메라와 호환 · PoCL*, Power over Camera Link 지원 · ECCO*: Camera Link 케이블 길이 연장 · PCIe Gen 2 x4 버스* · 다기능 디지털 IO(Input/Output) 라인 20개 · eGrabber 드라이버 및 Memento 이벤트 로깅 도구와 호환 * ECCO: Camera Link 케이블 길이를 연장하는 데 사용되는 장비로, Camera Link 표준에서 사용되는 디지털 영상 인터페이스의 신호를 증폭하고 전송 거리를 연장하는 역할 * PoCL: 이는 카메라와 카메라를 제어하기 위한 인터페이스인 Camera Link 케이블을 통해 전원을 제공하는 기술 *PCIe Gen 2 x 4 버스는 컴퓨터와 이미지 취득 보드 간의 데이터 통신을 담당하는 인터페이스입니다. 여기서 "Gen 2"는 PCI Express의 두 번째 세대를 나타내며, "x 4"는 4개의 데이터 전송 레인을 의미합니다. * Memento 이벤트 로그 툴: Euresys에서 제공하는 소프트웨어로 사용자 애플리케이션과 관련된 사건(순간,활동)들을 기록하는 이벤트(사건) 기록 도구 - Euresys Grablink Duo 기술 특징 - 1. Grablink Duo는 두 개의 Camera Link 포트를 탑재한 이미지 취득 보드 Grablink Duo는 두 개의 Camera Link 포트를 탑재한 이미지 취득 보드입니다. 이 두 포트는 각각 한 개에서 두 개까지의 기본 구성 Camera Link 카메라를 지원합니다. 즉, 한 장치에서 하나에서 두개의 Camera Link 카메라를 사용하는 경우를 의미합니다. 두 대의 카메라를 사용하면 이미지를 취득하고 처리하는 것에 여러 가지 장점을 줍니다. 두 대의 카메라가 서로 다른 영역을 촬영하므로, 전체적으로 더 넓은 영역의 이미지를 취득할 수 있습니다. 또한 각 카메라가 독립적으로 작동하므로, 각 카메라가 고해상도 이미지를 촬영할하여 두 이미지를 합치면 전체적으로 고해상도의 이미지를 얻을 수 있습니다. 마지막으로 두 대의 카메라를 사용하면 두 시각에서의 관찰이 가능하기 때문에 이는 3D 이미지 생성 또는 물체의 위치 및 궤적 분석과 같은 응용에서 중요할 수 있습니다. 2. eGrabber 드라이버 및 Memento 이벤트 로깅 도구와 호환 eGrabber (좌)Driver (우)Memento eGrabber는 이미지 취득 소프트웨어로 eGrabber Driver와 eGrabber Memento는 eGrabber 소프트웨어의 라이브러리입니다. eGrabber Memento가 사용자의 애플리케이션 적용에 대한 사건들을 기록하는 도구라면 eGrabber Driver는 eGrabber 드라이버는 Coaxlink 및 Grablink Duo 프레임그래버에서 이미지 취득하기 위해 사용하기 쉬운 프로그래밍 인터페이스를 제공하는 클래스 라이브러리입니다. 이 기능을 통해 사용자들은 Coaxlink 및 Grablink Duo 프레임그래버에서 이미지를 보다 효과적으로 취득하고, eGrabber 드라이버를 활용하여 간편한 프로그래밍 인터페이스를 통해 손쉽게 이미지 처리 애플리케이션을 개발합니다. Grablink Duo 프레임그래버는 이 회사가 마주한 조건, 즉 콩이 일렬로 연속적으로 나아가는 방향에 양쪽에 라인 스캔 카메라를 두 개 설치하여 이미지를 더 빠르게 획득하고 처리하여 높은 정확도를 달성하는 데 적합한 솔루션이었습니다. 4. Conclusion | Collaboration key to success 회사 관계자는 Euresys의 프레임그래버를 도입하여 개발한 모델을 통해 대량 구매자의 품질 및 비용 요구 사항을 충족하고, 이를 통해 고객이 수확량을 극대화하는 데 기여할 수 있게 되었습니다. 그들은 Euresys의 프레임그래버를 도입한 뿐만 아니라 제품의 설치, 설정, 문제 해결 등에 대한 기술적인 도움을 포함하여 제품을 도입하고 사용하는 과정에서 Euresys로부터 제공되는 기술적인 지원 및 도움에 대해 만족하고 있다고 전했습니다. " 고객의 요구 사항을 충족하기 위한 프로젝트 성공의 키는 긴밀한 협업입니다. " Mordor Intelligence의 앞으로의 보고서에 따르면, 커피 시장은 2028년에 예상치로 158.89억 달러에 도달할 것으로 전망되며, 예상 연평균 성장률(CAGR)은 4.72%로 나타납니다. 이러한 성장은 주로 인증된 커피 제품에 대한 수요 증가에 기인하며, 주요 플레이어들인 유명한 커피 브랜드, 제조업체, 유통업체 등에 의해 주도될 것으로 예상됩니다. 이러한 변화 과정에서 Euresys의 제품을 선택한 이 회사의 더 빠르고 더 정확한 제품 분류기 개발은 더 많은 파트너와 연결할 수 있는 기회를 제공할 것입니다. 마찬가지로 Euresys의 Grablink 프레임그래버 역시 빠른 디지털카메라를 통해 안정적이고 신뢰할 수 있는 이미지를 포착하는 신뢰도 높은 산업용 솔루션으로 다양한 산업에서 협력의 손을 제공할 것입니다. Grablink 프레임그래버 적용가능한 어플리케이션 Grablink 프레임그래버 적용가능한 어플리케이션 1. 전자제품 제조 산업용 머신비전 AOI(자동 광학 검사) 기계, 3D SPI(솔더 페이스트 검사) 기계, 3D 리드/볼 검사/ 플랫 패널 디스플레이 검사 / 태양 전지 검사용 2. 일반 제조 산업용 머신비전 유리 검사 및 직물 검사용 라인 스캔 이미지 캡처 3. 인쇄 산업용 머신비전 패키지 또는 레이블 인쇄 성장하는 산업에서 시장을 주도하기 위한 핵심 전략 중 하나는 지속적인 혁신을 제시하는 것입니다. 목표 달성을 위한 다양한 방법 중 협력의 파트너십을 찾는 것은 특히 중요한 전략입니다. 화인스텍은 제조업체 및 다양한 산업에서 파트너로서 적용 가능한 솔루션을 언제든지 제공할 준비가 되어있습니다. Euresys의 Grablink 프레임그래버에 대한 자세한 사양은 화인스텍 홈페이지를 통해서 확인 바랍니다. 출처: Seleccionadora Para Café Cereza/Uva en Costa Rica
2024.01.15| 식음료 검사 품질 관리를 향상시키는 'SWIR' 기술 | SWIR은 산업계에서 ‘게임 체인저’로 자리잡고 있습니다 최근 SWIR Imaging 2023 시장 보고서에 따르면, 산업, 국방, 소비자 부문의 수요 증가로 인해 2028년까지 SWIR 이미징 시장 규모가 약 30억 달러로 전망되었습니다. 최근 몇 년 동안 제조 라인에서는 가시광선 스펙트럼을 넘어선 광자를 감지할 수 있는 SWIR(단파 적외선)을 감지할 수 있는 InGaAs(인듐 갈륨 비소) 센서가 탑재된 카메라 기술을 활용하여 이미지 품질과 경제성을 향상시키고 있습니다. SWIR 이미징이 식품 및 음료 품질 통제를 향상시키는 방법 “보이지 않는 곳을 더 깊이 비추고 투과하다” SWIR는 이미징 솔루션을 사용하여는 불가능했던 품질 검사의 새로운 가능성을 열었습니다. SWIR 빛은 물질의 분자와 상호 작용할 때 빛 광자가 흡수되는 유기 및 비유기 물질 모두로 더 깊이 전달될 수 있습니다. NIR 빛은 농업에서 작물 스트레스와 질병을 조사하거나, 식품 및 음료 제조에서 오염 및 기타 품질 문제를 감지하는 데 일반적으로 사용됩니다. 그러나 시각적 관측하기 어려운 재료들은 수분 함량이 높은 영역을 중심으로 이미지 대비가 더 명확하게 나타내는 짧은 파장 적외선(SWIR) 빛이 NIR 빛보다 더 나은 검사 기능을 제공할 수 있습니다. " SWIR은 기술을 사용하면 이미지 투과, 이물질 감지, 오염 및 결함을 확인할 수 있습니다. " SW-4010Q-MCL-Image- SWIR 이미지 투과 SW-4010Q-MCL-Image- SWIR를 통한 결함 확인(좌), 이물질 감지(우) 1. 이미지 투과 SWIR(단파 적외선) 기술은 확장된 검사 파장 범위를 통해 제품 품질을 향상시키는 데 기여합니다. 가시광선 스펙트럼에서 보이지 않거나 검사하기 어려운 플라스틱, 세라믹, 반도체와 같은 소재들을 효과적으로 검사할 수 있어 더 빠르고 정확하며 신뢰도 높은 결과를 얻을 수 있습니다. 2. 이물질 감지 SWIR 이미징이 강점을 보이는 또 다른 분야는 이물질 감지입니다.돌, 금속, 플라스틱과 같은 이물질을 효과적으로 감지하고, 이를 추가 가공하기 전에 효율적으로 제거할 수 있어 식품 가공에서 특히 유용하게 활용됩니다. 3. 오염 및 결함 확인 SWIR 조명은 불투명한 플라스틱과 유리를 "투명"하게 만들 수 있는 기능을 포함하고 있습니다. 이 기술은 포장 및 용기의 오염을 확인하고 액체 또는 분말의 정확한 함량 및 충전 수준을 확인하는 데에도 효과적으로 사용될 수 있습니다. SWIR 기술은 확장된 검사 파장 범위로 인해 더 빠르고 정확하며 신뢰성 있는 결과를 제공하여, 더 첨단의 검사를 가능케 하고 오염이 줄어들며 분류 능력과 제품 품질이 향상됩니다. 따라서,SWIR 이미징은 과일 및 야채 검사와 같은 응용 분야에서 결함이 있는 제품을 더 쉽게 식별하고 포장하기 전에 컨베이어 벨트에서 제거할 수 있어 효과적입니다. | JAI Sweep+, 가시광선과 SWIR 광선을 동시에 이미징 하다 | SWIR 카메라는 검사 과정에서 효율성을 높일 수 있지만, 많은 머신 비전 애플리케이션에는 크기와 모양을 확인하고 물체의 색상 뉘앙스를 분석하거나 라벨 또는 다른 색상을 확인하기 위해 여전히 일반 가시광선을 보는 카메라가 필요합니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 산업용 카메라 제조업체인 JAI는 가시광선과 SWIR 광선의 이미지를 동시에 촬영할 수 있는 새로운 다중 센서 카메라인 JAI Sweep+ 시리즈를 출시했습니다. JAI Sweep+ series homepage logo https://www.jai.com/kr/ JAI는 60년 넘게 35개국 이상에서 산업용 머신 비전, 의료 이미징 및 실외 이미징 애플리케이션을 위한 카메라 하위 시스템을 제공하여 제품의 품질과 정확성 향상, 생산 라인 검사 비용 절감, 생산 수율 증가 등 비전 시스템 솔루션을 제공해왔습니다. Product-Image-SW-4010-Q-MCL-front45-410x370px-RI JAI Sweep+ 시리즈는 컬러 라인 스캔 카메라로, 각각 4,096픽셀의 해상도를 갖는 3개의 CMOS*라인 센서와 라인당 1,024픽셀의 해상도를 갖는 추가 InGaAs 센서*를 통합합니다. *CMOS: 집적 회로의 한 종류로, 메인보드에 내장된 소형 전지로 구동되는 반도체 칩으로 전원이 꺼져도 저장된 설정 정보를 유지할 수 있다. * InGaAs 센서: 인듐(Indium)과 갈륨(gallium) 그리고 비소(arsenide)로 구성된 화합물 반도체를 사용하는 카메라로 파장을 감지하는 센서가 되어 빛과 파장 그리고 열을 감지해 낸다. - 단일 카메라로 가시광선 및 SWIR 동시 검사 - Sweep-plus_SW-4010Q-MCL_R-G-B-SWIR-Camera 차트는 SWIR 빛을 캡처하는 InGaAs 센서뿐만 아니라 세 가지 CMOS 센서(청색, 녹색, 빨간색) 각각에 대한 스펙트럼 응답을 보여줍니다. (SWIR(노란색) 선의 높이는 RGB 선과 상관 관계가 없습니다.) JAI의 새로운 멀티 센서 라인 스캔 카메라인 SW-4010Q-MCL은 세 개의 별도 CMOS 센서(400에서 700 nm)를 통해 빨강, 녹색, 그리고 파랑 가시광선을 동시에 캡처하며, InGaAs 기술을 기반으로 한 네 번째 센서를 통해 SWIR 광선(~800에서 ~1700 nm)을 캡처합니다. " RGB 및 SWIR 이미징을 동시에 사용하면 검사 정확도 향상과 함께 식품 제품에 대한 보다 포괄적인 분석이 가능합니다. RGB 이미징은 가시광을 캡처하고 물체의 색상 이미지를 생성하여 표면 결함을 감지하고 색상 변화를 분석할 수 있습니다. 동시에 SWIR 이미징으로 포장의 색상 인쇄 및 라벨 텍스트의 정확성을 확인할 수 있습니다. " 따라서 품질 통제 향상, 설정 복잡성 및 비용 감소 및 효율을 향시킬 수 있습니다. - 광범위한 다중 스펙트럼 범위 - 새로운 라인 스캔 카메라에는 RGB 출력을 특정 색 공간으로 변환할 수 있는 내장 색 공간 변환과 같은 다양한 고급 기능이 포함되어 있습니다. 이미지 밝기와 색상 균형을 개선하기 위해 RGB 및 SWIR 채널에 대해 노출 시간을 개별적으로 설정하여 다양한 파장대에 대한 빛 축적 시간을 늘릴 수 있습니다. 이를 통해 정밀한 표면 색상 검사를 수행하는 동시에 표면 아래를 살펴보면서 추가적인 "숨겨진" 이미지 데이터를 확인할 수 있습니다. " SWIR 카메라는 곡물 커널의 외부 층을 관통하고 내부의 수분 또는 기타 특성을 감지할 수 있어 곡물 품질과 영양가를 평가하는 데 사용될 수 있습니다. 또한 SWIR 카메라는 분말의 외부 층을 관통하여 분말 내의 이물질이나 오염물질을 감지할 수 있어 분말의 품질과 안전을 보장합니다. " - 유연한 동기화 옵션 - 카메라에는 FOV(시야각)와 RGB 및 SWIR 센서의 라인 속도를 동기화하기 위한 Xscale이라는 특수 픽셀 크기 조정 기능이 있습니다. Sweep+의 Xscale 기능을 사용하여 RGB 센서의 픽셀 크기를 조정히면 사용자는 가시광선과 SWIR 채널의 라인 속도와 시야각을 쉽게 정렬하고, RGB 픽셀 해상도를 SWIR 채널, SWIR 채널의 2배 또는 맞춤 해상도로 설정할 수 있습니다. " 다양한 환경에 대한 맞춤설정으로 RGB 이미징을 통해 변색과 같은 결함에을 발견하고, SWIR 이미징으로 포장을 통과하여 습기, 멍, 내부 결함과 같은 부재면 특징을 감지할 수 있습니다." 따라서 새로운 RGB-SWIR 라인 스캔 카메라인 SW-4010Q-MCL을 사용하면, 식품 용기의 외부 품질과 완성도를 검사하는 동시에 내부 내용물도 확인할 수 있습니다. 이러한 기술의 향상은 제조 회사의 생산 프로세스 속도를 높이며, 제조 효율성과 생산 수율을 향상시키면서 동시에 제조 라인의 완제품 품질을 향상시킬 수 있습니다. 식품 및 음료 산업은 소비자에게 안전하고 고품질의 제품을 제공해야 하기 때문에 품질 관리 기준은 매우 엄격합니다. JAI의 SW-4010Q-MCL 모델과 같은 카메라는 동시에 RGB 및 SWIR 이미징을 제공할 수 있어, 한 번의 패스로 입자 재료의 고해상도 이미지 캡처를 지원하며 이를 통해 작은 결함이나 오염물질조차 식별할 수 있게 되어 전체 최종 제품 품질을 향상시킬 수 있습니다. SWIR 카메라를 통해 눈으로 볼 수 없는 특성까지 확인한다면, 식품 및 음료의 품질 관리가 더욱 쉬워질 것입니다. JAI 제품에 대한 자세한 정보는 화인스텍 홈페이지를 통해 확인할 수 있습니다. http://www.fainstec.com/main/sub.asp?avan=1003030000
2023.12.11