검정색 고무재질 및 광택이 나는 물체를 3D 스캔 시, 최상의 결과를 얻는 방법

3D 스캐닝의 정확도는 특정 색상과 재질에 영향을 많이 받습니다. 여기에는 특히 까다로운 검은색, 고무 재질, 광택이 나는 재질이 포함됩니다. 까다로운 조건에도 좋은 결과를 얻을 수 있는 방법이 있습니다. 궁금하지 않으신가요?

그 방법을 알려드리기 위해 전문가인 Ivan Zatkuliak씨와 이야기 나눠보았습니다.

많은 고객들은 표면이 까다로운 물체까지 처리할 수 있는 자동화 시스템을 원합니다. 그러기 위해선 로봇이 물체를 인식하고 정확한 X, Y, Z 좌표를 찾기 위한 3D 비전이 장착되어야 합니다. 그래야 정확하게 대상을 탐색하고 선택할 수 있기 때문입니다.

문제는 3D 비전 시스템이 검은색이나 고무 및 광택 재질과 같이 스캔하기 어려운 물체를 스캔해야 할 때 발생합니다. 이러한 색상이나 표면은 3D 스캐닝 프로세스의 난제입니다. 자동차분야 – 비전 가이드 로봇을 이용하여 검은색 고무 타이어를 피킹(picking)하는 상황 를 예로 들어 보겠습니다.

타이어를 선택해서 옮기는 작업은 매우 평범한 작업이지만 좋은 결과를 얻기 위해서는 강력한 3D 비전 솔루션이 필요합니다. 이번 블로그 글에서는 검은색 타이어를 인식하고 선택하는 것이 어려운 이유를 살펴본 후, 우수한 결과를 얻을 수 있는 비법을 알려드리겠습니다.

검은색 고무와 광택 재질의 3D 스캐닝이 어려운 이유는?

다시 타이어 이야기로 돌아가겠습니다. 타이어의 표면은 검고, 고무 재질이며 광택까지 납니다. 이런 특성은 다음과 같은 문제가 발생하는 원인이 되며 3D 비전 시스템에 문제가 발생할 수 있습니다.

우선 매우 어둡거나 검은 표면으로는 3D 데이터를 얻을 만한 contrast가 부족하다는게 문제입니다. 또, 이런 어두운 색상과 표면은 레이저 빛, 즉 광자를 흡수해버려 카메라로 제대로 반사되지 않는 문제가 발생해 많은 3D데이터가 손실됩니다.  레이저가 아닌 다른 인공적인 빛으로 표면을 비추는 것은 스캔한 물체의 3D정보가 오히려 손실되기 때문에 전혀 도움이 되지 않습니다.

빛나는 표면은 난반사를 일으키기 때문에 스캔하기가 어렵습니다. 난반사는 카메라 뷰 밖으로도 빛이 반사된다는 뜻인데요, 이 밖에 표면 내 미세한 부분마다 레이저 빛을 반사 시켜 상호반사의 원인이 됩니다. 

위 두가지 상황에서 왜곡된 빛이 3D 데이터 수집 프로세스를 방해합니다.

타이어 피킹(picking)의 또 다른 어려움

위에서 특정 유형의 재료와 관련된 3D 스캐닝의 어려운 점을 설명하였습니다. 그러나 타이어 피킹(picking) 어플리케이션 설계 시 고려해야 할 점은 이 뿐만이 아닙니다.

또 다른 문제는 스캔 시 필요한 공간입니다. 스캔할 때에는 충분한 거리에서 타이어를 스캔할 수 있을 정도로 공간이 확보되어야 합니다. 일반적으로 타이어는 높은 팔레트 위에 놓여져 있고, 선택된 후 다른 곳에 이동됩니다. 또, 잡은 타이어를 팔레트 사이에 두고 로봇이 자유롭게 움직일 수 있는 충분한 공간이 확보되어야 합니다. 이러한 점들을 고려할 때 필요한 스캔 거리는 4m 이상이 되어야 합니다.

검은색 타이어를 3D 스캔하는 방법

우리는 자동차 업계의 고객으로부터 위와 같은 프로젝트를 의뢰 받았습니다. 정확히는 타이어를 골라내는 자동화 솔루션 개발 프로젝트였으며 우리는 훌륭하게 대응하였습니다.

방법은 다음과 같습니다.

우리는 PhoXi 3D 스캐너 중 가장 큰 FOV를 커버하는 XL모델을 사용하였습니다. 아래 PhoXi 3D XL 모델의 기능 덕분에 최상의 결과를 얻을 수 있었습니다.

1) 검은색, 고무재질, 광택표면 등을 포함한 모든 유형에 대한 고품질 3D 스캔

2) 효과적인 주변광 억제

3) 반사필터를 사용하여 표면 광택으로 발생하는 노이즈 제거

4) 4m의 스캔 영역, 필요하다면 더 큰 영역도 스캔 가능한 XL모델

5) 까다로운 산업 환경과 조명 조건에서도 강력하고 견고한 성능

이렇게 PhoXi 3D 스캐너의 가장 큰 모델인 XL을 로봇에 장착하여 3D스캐닝과 타이어 자동화 피킹(picking) 과제를 해결할 수 있었습니다.

Photoneo 3D 스캔 솔루션을 여러분의 프로젝트에 적용 가능한지 확인 해보시겠습니까?

귀사의 프로젝트에 적합한 솔루션인지 확신할 수 없는 경우에도 걱정하지 마세요. 저희는 상담과 무상대여로 가능성 여부에 대한 검토를 지원 해드리고 있습니다. ㈜화인스텍에 연락주시면 자세한 상담 드리도록 하겠습니다.