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1. 개요 Automation Technology 의 Compact Sensor 제품을 사용하는 방법은 아래 그림과 같이 간단하게 도식화 할 수 있습니다. 본 문서는 각 과정에서 카메라의 파라미터를 어떻게 설정해야 하는지를 설명합니다. 그림 1. Compact Sensor 를 이용한 데이터 취득 흐름 2. 영역 설정(AOI) Compact Sensor 에는 CMOS 센서가 탑재되어 있습니다. 일반 Area 카메라처럼 AOI 의 크기를 낮출수록 출력 속도가 빨라집니다. 따라서 불필요한 영역을 AOI 로 제외해 출력속도를 높이는 것이 일반적입니다. 그림 2. Calibrartion Target 을 스캔하는 모습 먼저, 스캔하고자 하는 물체를 스테이지에 올려놓고 2D 영상을 취득합니다. 2D 영상 취득을 위해서는 아래와 같이 파라미터를 변경합니다. 위와 같이 설정하면 전체 해상도 기준으로 영상을 취득하게 됩니다. 그림 3. 전체 해상도로 취득 된 데이터 취득 된 화면에서 필요한 영역만큼 마우스로 Drag & Drop 하여 AOI 영역으로 설정합니다. 그림 4. 필요한 부분만 AOI 영역으로 지정 그림 5. AOI 가 설정 된 데이터 출력 위 그림과 같이 설정하면 변경 된 AOI 정보를 아래의 파라미터에서 확인할 수 있습니다. 그림 6. AOI 가 적용된 파라미터 목록 마지막으로 아래의 파라미터를 설정하여 프레임 속도를 높입니다. 1 을 입력하면 AOI 크기에 맞는 값이 자동으로 계산되어 집니다. 3. 영상 비율 AOI 영역 설정이 완료되면, 영상 비율이 1:1이 맞는지 확인하는 작업이 필요합니다. 즉, X축 분해능과 Y축 분해능을 맞춰야 한다는 의미입니다. 모션 스테이지를 사용하는 경우 엔코더(Encoder) 신호를 카메라에 입력하면 쉽게 설정이 가능하지만, 그렇지 않은 경우에는 영상을 보면서 대략적으로 맞춰야 합니다. 먼저, 데이터 취득을 3D 모드로 변경합니다. N 값은 취득할 세로 라인수 만큼 입력합니다. 3.1 엔코더(Encoder) 신호를 받는 경우 카메라는 엔코더 신호의 Rising, Falling Edge 에서 트리거로 인식되며, 엔코더의 A 상만 받는 경우와 A 상, B 상 모두 받는 경우에 따라 'N'값 계산이 달라집니다. ※ 주의사항 1. 아래에서 설명하는 계산 식은 이상적인 방식이며, 정확하게 비율이 맞지 않을 수 있습니다. 원근감 때문에 시료와의 거리에 따라 dx가 달라지기 때문입니다. 따라서 Divider 값 계산 후 Motion 속도 또는 Divider 의 조정이 필요합니다. ※ 주의사항 2. Trigger Overrun 은 카메라의 속도보다 빠른 속도로 엔코더 신호가 입력될 때 발생합니다. 해당 파라미터는 Overrun 이 발생하면 true, 발생하지 않으면 false 를 표시합니다. Overrun 발생 시 카메라의 속도를 높여야 하며, AOI 크기를 더 이상 낮추지 못해 속도를 높이지 못하는 경우에는 Overrun 을 감안하고 데이터를 취득할 수 있습니다. ① A 상만 받는 경우. 이 경우에는 카메라는 엔코더 펄스 당 2번 트리거로 인식됩니다. 예시) Encoder Pitch 2.5um, dx 18.6um 인 경우. 2.5um/2 = 1.25um, dx/1.25um = 14.88 ≒ 15 (정수형) ② A상, B 상 모두 받는 경우. 이 경우에는 카메라는 엔코더 펄스 당 4번 트리거로 인식됩니다. 예시) Encoder Pitch 2.5um, dx 18.6 um 인 경우. 2.5um/4 = 0.625um, dx/0.625um = 29.76 ≒ 30 (정수형) 3.2 엔코더(Encoder) 신호를 받지 않는 경우 엔코더 신호를 받지 않는 경우에는 획득한 데이터를 보면서 모션 속도 또는 카메라의 속도를 조절하여 비율을 맞춰야 합니다. 일반적으로 모션 속도는 고정되어 있으니 카메라의 속도를 조정하여 비율을 맞춰야 합니다. 비율이 맞지 않으면 N 값을 늘리거나 줄여서 속도를 변경할 수 있습니다. 만약, AOI 크기 때문에 더 이상 N 값을 줄일 수 없다면 AOI 크기를 더욱 낮춰야 합니다. 그림 7. 비율이 맞지 않는 모습. 모션 속도보다 카메라 속도가 빠른 경우. 그림 8. 카메라 속도를 낮추어 비율을 맞춘 모습. 4. 알고리즘 선택 3D 알고리즘에는 TRSH / MAX / COG / FIR PEAK 4가지가 있습니다. 반사가 심한 재질의 경우 FIR PEAK 알고리즘이 사용되며, 일반적인 경우에는 COG 알고리즘을 사용합니다. 물론 이 두 알고리즘으로 정확한 데이터 확보가 되지 않는다면, TRSH 및 MAX 데이터도 취득해 봐야 합니다. 5. 데이터 최적화 광삼각법 3D 어플리케이션은 반사된 빛을 처리하기 때문에 난반사에 영향을 많이 받습니다. 즉, 3D 데이터를 깔끔하게 얻기 위해 최적화 작업이 필요합니다. 3D 데이터의 방해가 되는 요소로는 반사 빛이 너무 강하거나 노출 시간이 긴 경우, 시료의 재질, 질감 등이 있습니다. 아래 목록은 밝기 억제와 노이즈 제거에 도움이 되는 파라미터입니다. 각 파라미터의 권장 값은 없으며, 상황에 따라 적절한 파라미터 조정이 필요합니다. ① Multi Slope Saturation Threshold (HDR) HDR 파라미터는 어두운 부분에는 영향을 주지 않고, 포화되는 부분에만 밝기를 억제하는 기능으로 매우 유용합니다. 보통 60% 기준으로, 너무 밝은 부분이 있으면 점차적으로 줄여서 설정합니다. ② Exposure Time Exposure Time은 프레임 전체의 밝기에 영향을 줍니다. 출력 속도에 영향을 주지 않도록 Frame Interval보다 짧게 설정하며, 이 값도 점차적으로 조정하며 설정합니다. ③ AOI Threshold AOI Threshold를 높이면 난반사 지점의 불필요한 데이터를 제외시킬 수 있습니다. 하지만 불필요한 데이터가 필요한 데이터와 비슷한 레벨에 위치한다면 제외시킬 수 없습니다. 이 파라미터는 기본값 기준으로 점차적으로 증가시켜 불필요한 데이터가 없어지는지 확인하며 설정합니다. ④ Light Brightness 레이저 밝기의 세기를 조정합니다. 밝기가 너무 세면 반사 정도가 심해 불필요한 데이터가 취득될 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 100%에서 점차적으로 줄여가며 데이터의 변화를 확인합니다. 6. 데이터 채널 데이터 채널인 DC0~DC2를 선택하여 2D 이미지와 3D 데이터 출력이 가능합니다. 선택된 카메라 모드에 따라 출력되는 DC0~DC2의 데이터가 달라지므로, 필요한 채널을 확인해야 합니다. (카메라 모드 및 FIR 설정에 따라 출력되는 데이터 채널 내용은 카메라 매뉴얼의 ‘The Data Channel Assignment DC0, DC1 and DC2’ 항목을 참고해주세요.) 카메라 모드를 3D 알고리즘으로 선택하면 16bit 데이터로 출력됩니다. 만약, COG 또는 FIR PEAK로 선택하면 DC2는 Subpixel이 적용된 16bit 데이터가 출력되며, 이 데이터를 calibration 적용하여 metric 데이터 및 point cloud로 변환하여 사용할 수 있습니다.
2022.10.271.카메라 설정 ( 트리거 모드 설정 방법) 카메라 촬영 신호 - 프레임그래버에서 / 카메라 노출 제어 - 카메라에서 Synchronization mode : External Exposure mode : Programmable 카메라 촬영 신호 - 프레임그래버에서 / 카메라 노출 제어 - 프레임그래버에서 Synchronization mode : External Exposure mode : Pulse Width 2. Multicam Camfile 열기-RG(Encoder) Camfile Multicam Studio를 관리자 권한으로 실행합니다. Multicam Studio의 가장 좌 상단에 위치한 을 클릭합니다. Camera Link 인터페이스 라디오 버튼을 선택 후 버튼을 클릭합니다. 아이콘을 클릭하여 Camfile이 있는 경로를 선택합니다. 제조사 하위에 있는 카메라 모델명을 선택하고 버튼을 클릭합니다. Camfile을 선택 및 하단에 표기된 Camfile 이름을 확인 후 버튼을 클릭합니다. 보드의 종류에 따른 Topology / Connector 선택 Full / Base : Topology -> Mono / Connector -> M DualBase : Topology -> Duo / Connector -> A 또는 B 설정을 모두 마치고 버튼을 누르면 Camfile이 열립니다. Camefile Open 확인 하단 이미지에 붉은 영역으로 표기된 영역과 같이 Camfile이 Open 됬는지 확인합니다. 3. Encoder 동작 모드 설정 (Period / Pulse /Convert) PERIOD 모드 프레임그레버에서 촬영 신호를 설정된 주기만큼 일정하게 생성 및 전송 전송받은 신호로 카메라는 주기적으로 이미지 취득 카메라 설정 예시를 들기 위해 임의의 사양 지정 Pixel size(카메라 픽셀 사이즈) : 3.5um x 3.5um Lens magnification(렌즈 배율) : 0.7x Resolution(실제 분해능) 3.5um(카메라 픽셀 사이즈) / 0.7(렌즈 배율) = 5um 광학계 사양 및 파라미터값 계산 (Period) 카메라 설정 예시를 들기 위해 임의의 사양 지정 Motion Speed(모션 속도) : 10mm/sLine interval(촬영 주기) : 5um(실제 분해능) / 10mm/s(모션 속도) = 500us Exposure time(노출) : 500us(촬영 주기) – 4us(Offset Time) = 496us 이하 카메라가 이미지 취득 후 다음 동작을 위해서 Offset Time이 필요하며, 센서 종류 또는 카메라 제조사마다 값이 상이합니다. Encoder Pitch : 4um Encoder 1 pluse 당 모션이 이동하는 거리로서 Encoder 성능에 따라 달라집니다. Line Pitch (=Resolution): 4um 현재 라인과 다음 라인의 물리적인 간격을 의미하며 1:1 영상을 맞추기 위해 실제 분해능 값과 동일합니다. Multicam 파라미터 설정 (PERIOD) 카테고리 파라미터를 를 PERIOD 모드로 변경합니다. 를 500us (Line Inteval) 값으로 설정합니다. 카테고리 에 사용하고자 하는 Exposure 값을 입력합니다. 설정한 Expose_us 만큼 카메라로 Pulse가 전송됩니다. 단, Expose_us에 설정한 노출 값은 카메라의 설정이 Pulse Width 모드에서만 적용됩니다. (카메라 내부 노출 제어 설정 시 트리거 신호로만 인식함) Encoder 체배 신호 설명 Encoder Pitch 4um 기준 예시 1 체배 신호 A 상의 Rising Edge 또는 Falling Edge 신호를 사용하며, Encoder의 A 상 신호가 4um 이동마다 발생하며, 항상 A 상의 Rising Edge 또는 Falling Edge만 사용하므로 신호의 발생 간격은 4um입니다. 2 체배 신호 A 상의 Rising Edge와 Falling Edge 신호를 사용하며, Encoder A 상 신호가 4um 이동마다 발생하며, 항상 A 상의 Rising Edge와 Falling Edge 모두 사용하므로 신호의 발생 간격은 Encoder Pitch 값의 ½인 2um입니다. 4 체배 신호 A 상과 B 상의 Rising Edge와 Falling Edge 신호를 모두 사용하며, Encoder A 상 신호가 4um 이동마다 발생하며, 항상 A 상과 B 상의 Rising Edge와 Falling Edge 모두 사용하므로 신호의 발생 간격은 Encoder Pitch 값의 ¼인 1um입니다. 광학계 사양 및 파라미터 값 계산 (Pulse) PULSE 모드프레임그레버에서 외부 신호를 받아서 촬영(DIN Input 또는 IIN Input) RateDivisionFactor 파라미터를 이용하여 입력 신호에 대한 촬영 비율을 조정 가능 카메라 설정 예시를 들기 위해 임의의 사양 지정 Pixel size(카메라 픽셀 사이즈) : 3.5um x 3.5um Lens magnification(렌즈 배율) : 0.875x Resolution(실제 분해능) 3.5um(카메라 픽셀 사이즈) / 0.875(렌즈 배율) = 4um x 4um 카메라 설정 예시를 들기 위해 임의의 사양 지정 Motion Speed(모션 속도) : 10mm/s Line interval(촬영 주기) : 4um(실제 분해능) / 10mm/s(모션 속도) = 400us Exposure time(노출) : 400us(촬영 주기) – 4us(Offset Time) = 396us 이하 카메라가 이미지 취득 후 다음 동작을 위해서 Offset Time이 필요하며, 센서 종류 또는 카메라 제조사마다 값이 상이합니다. Encoder Pitch : 4um Encoder 1 Pulse 당 모션이 이동하는 거리로서 Encoder 성능에 따라 달라집니다. Line Pitch(=Resolution) : 4um 현재 라인과 다음 라인의 물리적인 간격을 의미하며 1:1 영상을 맞추기 위해 실제 분해능 값과 동일합니다. 광학계 사양 및 파라미터 값 계산 (Pluse) RateDivisionFactor : 입력된 값 N에 대하여 N-1 개의 펄스를 무시합니다. 5 입력시 첫 촬영 후 5-1 = 4개의 신호를 무시 후 다음 펄스를 발생 시킵니다. 정수 단위만 입력 가능하며, 입력 할 수 있는 범위는 1~512입니다. Encoder Pitch는 A상과 B상의 1,2,4 체배 신호에 따라 입력 값이 달라집니다. Multicam 파라미터 설정 (Pluse) 카테고리 파라미터를 를 Pulse 모드로 변경합니다. 은 DIFF 또는 DIFF_PAIRED를 사용합니다. (신호 종류가 LVDS가 아닐 시 ISO 사용) DIFF(A 상 또는 A, B 상 신호 선택하여 연결 가능) 1체배, 2체배, 4 체배 신호 모두 사용 가능. 역방향 스캔 시 이미지 취득을 금지할 수 있는 기능을 사용할 수 없습니다. DIFF_PAIRED(A, B 상 신호 모두 연결해야 사용 가능) 1체배, 2체배, 4 체배 신호 모두 사용 가능. 역방향 스캔 시 이미지 취득을 금지할 수 있는 기능을 사용할 수 있습니다. Multicam 파라미터 설정 (Pluse) 파라미터를 DIN1_DIN2로 설정합니다.(4 체배 신호 사용 시) 파라미터를 설정합니다. A상의 상승 Edge만 촬영 신호로 사용하는 경우 -> RISING_A Encoder Pitch가 4um인 경우 -> 4um마다 펄스 인식 A상의 하강 Edge만 촬영 신호로 사용하는 경우 -> FALLING_A Encoder Pitch가 4um인 경우 -> 4um마다 펄스 인식 A상의 상승 / 하강 Edge 모두 촬영 신호로 사용하는 경우 -> ALL_A Encoder Pitch가 4um인 경우 -> 2um마다 펄스 인식 A상, B상의 상승 / 하강 Edge 모두 촬영 신호로 사용하는 경우 -> ALL_A BEncoder Pitch가 4um인 경우 -> 1um마다 펄스 인식 카메라의 촬영 주기를 맞춰주기 위하여 PULSE모 모드에서는 RateDivisionFactor 파라미터를 사용합니다. RateDivisionFactor 값 설정 Line Pitch(=Resolution) : 4um / Encoder Pitch : 4um LineTrigEdge가 Rising A시 -> 4um /4um = 1 LineTrigEdge가 Falling A 시 -> 4um /4um = 1 LineTrigEdge가 ALL_A 시 ->4um / 2um = 2 LineTrigEdge가 All_A_B 시 ->4um / 1um = 4 카테고리 에 사용하고자 하는 Exposure 값을 입력합니다. 설정한 Expose_us 만큼 카메라로 Pluse가 전송됩니다. 단, Expose us 에서 설정한 노출 값은 카메라의 설정이 Pluse Width 모드에서만 적용됩니다. (카메라 내부 노출 제어 설정 시 트리거 신호로만 인식함) 광학계 사양 및 파라미터 값 계산 (Covnert) Convert 모드 프레임 그레버에서 외부 신호를 받아서 촬영 (Din Input 또는 IIN Input) PLUSE 모드에서 사용하는 RateDivisionFactor 파라미터 계산 시 정수 형태로 계산되지 않는 경우 사용 Line Pitch와 Encoder Pitch 비율을 입력하여 동작 제어 가능 (RateCovnerter) 카메라 설정 예시를 들기 위해 임의의 사양 지정 Pixel size (카메라 픽셀 사이즈) : 3.5um x 3.5um Lens Magnification (렌즈 배율) : 0.7x Resolution (실제 분해능 ) : 3.5um (카메라 픽셀 사이즈) / 0.7 (렌즈배율) = 5um x 5um 카메라 설정 예시를 들기 위해 임의의 사양 지정 Motion Speed (모션속도) : 10mm/s Line unterval (촬영주기) : 5um (실제 분해능) / 10mm/s (모션속도) = 500us Exposure Time (노출) 500us(촬영 주기 ) - 4us (Offset Time) = 496us 이하 카메라 이미지 취득 후 다음 동작을 위해서 Offset Time이 필요하며 , 센서 종류 또는 카메라 제조사마다 값이 상이함. Encoder Pitch : 4um Encoder 1 Pulse 당 모션이 이동하는 거리로서 Encoder 성능에 따라 달라집니다. Line Pitch(=Resolution) : 5um 현재 라인과 다음 라인의 물리적인 간격을 의미하며 1:1 영상을 맞추기 위해 실제 분해능 값과 동일힙니다. RateConverter : 입력된 펄스의 비율을 조절하여 카메라로 출력합니다. Convert Mode 의 파라미터인 Line Pitch와 Encoder Pitch에 입력된 값으로 출력 펄스의 비율을 조절합니다. Multicam 파라미터 설정 (Convert) 카테고리 파라미터를 를 Pulse 모드로 변경합니다. 은 DIFF 또는 DIFF_PAIRED를 사용합니다. (신호 종류가 LVDS가 아닐 시 ISO 사용) DIFF(A 상 또는 A, B 상 신호 선택하여 연결 가능) 1체배, 2체배, 4 체배 신호 모두 사용 가능. 역방향 스캔 시 이미지 취득을 금지할 수 있는 기능을 사용할 수 없습니다. DIFF_PAIRED(A, B 상 신호 모두 연결해야 사용 가능) 1체배, 2체배, 4 체배 신호 모두 사용 가능. 역방향 스캔 시 이미지 취득을 금지할 수 있는 기능을 사용할 수 있습니다. Multicam 파라미터 설정 (Convert) 파라미터를 DIN1_DIN2로 설정합니다.(4 체배 신호 사용 시) 파라미터를 설정합니다. A상의 상승 Edge만 촬영 신호로 사용하는 경우 -> RISING_A Encoder Pitch가 4um인 경우 -> 4um마다 펄스 인식 A상의 하강 Edge만 촬영 신호로 사용하는 경우 -> FALLING_A Encoder Pitch가 4um인 경우 -> 4um마다 펄스 인식 A상의 상승 / 하강 Edge 모두 촬영 신호로 사용하는 경우 -> ALL_A Encoder Pitch가 4um인 경우 -> 2um마다 펄스 인식 A상, B상의 상승 / 하강 Edge 모두 촬영 신호로 사용하는 경우 -> ALL_A_B BEncoder Pitch가 4um인 경우 -> 1um마다 펄스 인식 카메라의 촬영 주기를 맞춰주기 위하여 Convert 모드 에서는 EncoderPitch와 LinePitch 파라미터를 사용합니다. LinePitch : 5um (정수) / Encoder pitch : 4um(정수) 숫자 그대로 입력 (좌측 하단 이미지 참고) LinePitch : 5.5um(소수) / Encoder Pitch : 4um (정수) 소수 단위를 입력할 수 없지만 정수 비가 되도록 배수로 설정하면 비율이 계산되어 이미지가 취득됩니다. (우측하단 이미지 참고) 카테고리 에 사용하고자 하는 Exposure 값을 입력합니다. 설정한 Expose_us 만큼 카메라로 Pulse가 전송됩니다. 단, Expose_us에 설정한 노출 값은 카메라의 설정이 Pulse Width 모드에서만 적용됩니다. (카메라 내부 노출 제어 설정시 트리고 신호로만 인식함) 4. 카메라 영상 취득 MultiCam 상단의 Acquisition Start 버튼을 클릭합니다. SeqLength_Ln : 취득할 라인 수를 설정합니다. PageLength_Ln : 이미지 버퍼의 세로 해상도를 설정합니다. 5. 영상 취득시 주의 사항 ( 파라미터 설정 및 신호 입력에 따른 영상 비율 변화) 영상 비율 문제 영상 비율이 맞지 않는 경우 파라미터 설정이 잘못 된 경우 Line Pitch (Resolution) 또는 Encoder Pitch가 실제 사양과 다른경우 I/O 케이블이 잘못 제작된 경우 Encoder 신호 출력 자체가 문제가 있는 경우
2022.10.27