Adimec / 머신비전 시스템 기능 향상을 위한 40가지 제안
머신비전
머신비전 애플리케이션에서 중요한 요소 중 하나는 이미지의 세부 내용이다. 시작 이미지의 품질이 더 높을수록 소프트웨어 작업이 적게 필요하며, 이로써 핵심 기술에 집중할 수 있다.
그렇다면 필요한 세부 정보를 이미지로부터 얻고 있을까? 아마도 비교적 나은 이미지가 이익이 될 것이다. 더 나은 이미지를 얻기 위해 머신비전 시스템을 향상하는 방법에 대한 생각을 해 볼 수 있도록 몇 가지 아이디어를 여기 모았다. 이것은 극적으로 개선될 수도 있는 것으로, 해볼 수 있는 몇 가지 간단한 것들이다.
전체 시스템
먼저 필요한 이미지의 세부 사항(대조·대비, 선명도 등)을 결정하고, 그런 다음 시스템 요구 사항을 고려한다. 시스템 요소로부터 많은 고민을 하지 않는다. 쿨러 카메라, 프레임 그래버 및 PC는 생각보다 작동이 잘되며 오래가기 때문이다.
보정 - 시스템의 각 구성 요소에 보정이 필요한가? 그렇다면 공급자로부터 이미 보정돼 있는 서브 어셈블리(sub-assembly)를 구입할 수 있는가?
시스템이 올바르게 교정됐는가. 그리고 교정은 어떻게 이뤄졌으며 시험하는 방법은 무엇인가?
부품 또는 애플리케이션 공차가 너무 커서 반복적으로 감지되는가?
처리량 - 시스템의 병목 현상은 어떤 부분인가? 시스템이 기구 운동의 속도와 거리, 전자광학 구성 요소의 성능, 측정 방법 알고리즘의 복잡성으로 인해 제한되는 것은 아닌가?
진동 - 시스템이 진동에 민감한 경우 케이블 연결에 특히 주의해야 한다. 딱딱한 케이블은 변속기에 우수하다.
전체 시스템 차원의 접근으로 이미징 시스템 향상을 결정해야 한다. 한 가지 요소만 생각하면 안 된다. 모든 요소(광학, 카메라, 인터페이스, 케이블 및 이미지 캡처 알고리즘)를 고려해야 한다.
가장 저렴한 부품만 구입하는 대신 성능을 높이면서 비용을 줄이기 위한 통합 아키텍처(architecture)를 생각해본다.
고객에 대한 ‘이미지’, 그리고 경쟁사와 비교되는 ‘이미지’면에서 고려한다.
카메라
카메라의 해상도를 높여서 시스템의 전체 카메라 수를 줄일 수 있다.
라인 스캔 카메라를 최신 고속 CMOS 영역 스캔 카메라로 교체한다. 몇 년 전과 비교해서 최신 CMOS 기술이 할 수 있는 것에 놀랄 것이다.
카메라에서 이미지 프로세싱을 추가하는 것이 더 나은 선택이 될 수 있는 이유는 많다. 예를 들면, 높은 이미지 획득 속도와 낮은 비전 인터페이스 속도를 얻을 수 있다. 공통 인터페이스는 속도 관한 한 비트 심도를 제한한다.
처리량을 높이기 위해 카메라 여러 대를 사용한다. 타이밍이 핵심이다.
실시간 처리를 위해 카메라를 사용해 PC 및 프레임 그래버 요구 사항을 줄이고 시스템 설계를 단순화 한다.
색상을 사용해서 콘트라스트를 형성한다.
이미지 센서 기능이 항상 동일한 카메라 기능을 제공하는 건 아니다. 때문에 평가하고 확인해야 한다. 모든 센서 사양을 카메라에서 사용할 수 있는 것은 아니며, 일부 카메라는 더 많은 노이즈를 만들어낸다.
많은 카메라 제조업체가 이미지 센서 성능을 제공한다. 일부 제조업체는 이미지 센서 성능을 바탕으로 품질 부분도 제공한다.
시스템 경쟁력을 확보하기 위해 특수 카메라를 개발하려면 숙련된 카메라 제조업체에 문의하는 게 좋다. 맞춤형 카메라가 반드시 비싼 것은 아니다. 요구 사항 중 90%는 이미 존재하며 사소한 수정이 큰 차이를 만들 수 있다.
렌즈, 필터 및 조명
이미징 중인 장면의 디테일을 해결하려고 할 때, 광학 장치에 충분한 MTF가 있는지 확인해야 한다. MTF에 대해 모르면, MTF를 이해하고 그것이 이미징 시스템에 어떤 영향을 미치는지를 알아야 한다.
컬러 이미징 - 애플리케이션이 색수차(chromatic aberration)에 민감한가? 소프트웨어에서 그 방해를 수정할 수는 있는가?
픽셀 정확도, 시야(FOV, Field of View) 및 관심 영역(ROI, Region of Interest)이 애플리케이션에 필요한 것과 일치하는가?
이미지에서 반사 문제가 생기면 인클로저 창, 필터, 카메라 앞에 놓인 다른 광학 요소를 약간 기울여 본다.
색 바랜 컬러 이미지(washed-out color image)가 있으면 IR 컷 필터 추가를 고려한다.
배경 조명, 오버 헤드 조명 노이즈, 기타 극한 환경으로부터의 장애를 렌즈 필터로 제거하고 있는가?
누락된 재료를 감지할 땐 밝은 빛을 사용한다.
케이블링 및 인터페이스
가장 중요한 조언은 공식 표준 인터페이스를 사용하는 것이다. 이다음 변경할 때 시스템을 완전히 다시 설계하지 않아도 된다.
일부 카메라 링크 문제는 간단한 변경으로 해결 할 수 있다. 케이블 타이 제거, 케이블 사이 공간 유지, 날카로운 케이블 벤딩 축소, 세트의 한 카메라 링크 케이블 교체 등이 있다.
케이블 비용 및 수를 줄일 수 있다. 인터페이스 케이블을 이용해 전원 및 트리거링을 보낸다(예 : ‘3 tap CL’).
타이밍- 원하는 이벤트 순서는(sequence of events)는 어떻게 되는가? 또, 시스템에 결정적인 인터페이스가 필요한가?
처리량을 위해 메가 픽셀 수와 프레임 속도만 고려하면 인터페이스 선택이 제한된다.
시스템이 인터페이스에 의해 제한되지 않았는지 전문가와 상담해 본다. CoaXPress와 같은 새로운 성능 인터페이스를 사용하면 고속에서도 비트 심도를 유지할 수 있다.
인터페이스 컨버터 박스가 시장에 나와 있다. 이것을 통해 더 많은 설계 자유(design freedom)를 얻을 수 있다. 예를 들면, 길이가 제한된 카메라 링크 케이블 두 개를 컨버터 하나와 더 긴 동축 케이블로 교체할 수 있다.
지원
고객과 함께 생각하고 표준 제품만 판매하지는 않는 공급업체와 이야기해 본다.
공급업체가 해줄 수 있는 일을 정리해 보고 공급업체의 기술에만 중점을 두지 말아야 한다. 공급업체와의 장기적인 관계는 다른 중요한 변수에서 형성된다. 전폭적인 지원, 공급망 관리, 응답 시간, 제품의 신뢰성, 제품의 신뢰성 그리고 제품의 재현성 등이 해당한다.
이미지와 관련된 어떤 변수가 애플리케이션에서 핵심이 되는지 결정하고, 이 목록을 바탕으로 해결 옵션을 비교해야 한다. 각 공급업체가 최적화해 제공한 카탈로그의 변수만 비교해서는 안 된다.
공급업체에 조언을 구한다. 그들은 전문가이기 때문에 종종 도움 되는 경험을 갖고 있다.
카메라 및 프레임 그래버 공급자에게 의견을 물어본다. 일부는 해당 애플리케이션에 대한 개요도 갖고 있다. 또한 EMVA, JIIA, AIA 또는 CoaXPress 컨소시엄과 같은 단체와, 업계 서비스 단체가 제공하는 정보를 살펴본다.
인터넷에는 비전 주제를 이해하는 데 도움 되는 블로그가 있다.
공급업체는 장기적으로 고객업체의 목표와 책임을 공유하는가? 비전 시스템 업체로서, 시장에서 선두 주자가 되고 싶은가 아니면, 저급 제품 판매자가 되고 싶은가? 이를 항상 염두에 둬야 한다.
자료 제공 : Adimec(www.adimec.com)
