자동화된 3D 감지 기술로 육류 등의 식품 안전성 향상
육류 제품의 안전성을 확보하는 것은 전 세계 식품업계의 중요한 관심사이다. 분변 오염은 대장균 O157과 같은 위험한 병원균을 옮길 수 있기 때문에 건강에 심각한 위험을 초래한다. 관련 규제 기관은 이러한 오염에 대해 무관용 원칙을 적용하는 등 엄격한 기준을 시행하고 있지만, 여전히 많은 검사 프로세스가 육안 검사에 의존하고 있다.
이러한 방법은 실용적이기는 하지만 일관성이 떨어지고 특히 고속 처리 환경에서는 오염 여부를 놓치기 쉽다.
▲ 많은 육류 검사 프로세스는 여전히 사람의 육안 검사에 의존하고 있으며, 고속 처리 환경에서는 일관성이 떨어질 수 있다.
도전 과제
Veritide는 2006년에 설립된 회사로, 첨단 분광 기술과 이미지 처리 기술을 활용하여 실시간으로 오염 물질을 탐지하고 식별하는 데 특화된 기업이다. 2012년부터 뉴질랜드, 호주, 미국의 소·양고기 가공업체들과 협력하며 주로 분변 오염 탐지에 집중해 왔다. Veritide의 ‘BluMax’ 비전 시스템을 현장 테스트한 결과, 육류 가공업체들은 이 시스템이 사람의 눈으로 수행하는 검사 보다 훨씬 뛰어난 오염 탐지 능력을 보여준다는 것을 확인했다.
하지만 탐지 정확도가 향상되었음에도 불구하고, 오염 물질을 제거하기 위한 수작업은 여전히 많은 노동력을 필요로 하고 비효율적이었다. 이에 Veritide는 USDA(미국 농무부)에서 승인한 스팀 진공 장치와 같은 도구를 사용해 이 과정을 자동화하고자 했으며, 이를 위해 정확한 3D 스캔을 제공할 수 있는 깊이(Depth) 카메라가 필요했다. 이 카메라는 BluMax와의 연동을 통해 형광 정보와 깊이(Depth) 데이터를 정밀하게 맞추는 역할을 해야 했다.
▲ Veritide의 BluMax 시스템은 도체의 3D 컬러 포인트 클라우드를 생성하여 오염 물질을 식별한다.
해결 방안
Veritide는 동기화 문제를 해결하기 위해 하드웨어 트리거 기능을 갖춘 LUCID 의 Helios 2+ Time-of-Flight(ToF) 3D Depth 카메라를 선택했다. Helios 2+ 를 BluMax 시스템의 트리거 메커니즘과 통합함으로써, Depth 이미지와 형광 이미지를 완벽하게 동기화하는 데 성공했다. Helios 2+ 카메라의 또 다른 핵심 기능은 고속 모드로, 단일 위상 측정을 통해 Depth 데이터를 수집하여 목표치인 50fps를 달성하며 탐지 카메라와 속도를 일치시킬 수 있었다.
포괄적인 소프트웨어 지원과 Python 예제는 이미지 등록 과정을 단순화하여 2D 데이터와 3D 데이터를 정밀하게 매핑할 수 있게 도와주었다. 이를 통해 Veritide는 도체(屠體)의 3D 컬러 포인트 클라우드를 생성할 수 있었으며, 오염된 부위를 정확히 식별해 로봇을 이용한 자동화된 처리가 가능해졌다. 또한 Helios 2+ 카메라는 높은 습도와 온도 변화에도 견딜 수 있는 IP67 방수·방진 등급과 온도 안정성을 갖추고 있다.
BluMax를 통한 자동화 검사
▲ (사진 왼쪽부터) BluMax 비전 시스템은 Helios2+ 카메라를 사용하여 육류의 분변 오염을 탐지한다. / 2D 데이터와 3D 데이터를 정밀하게 매핑하여 로봇 개입이 필요한 오염된 영역을 정확하게 식별할 수 있다. / BluMax 시스템에서 오염을 감지한 후 스팀 진공을 사용하여 오염을 제거한다.\
▲ Helios 2+ 수심 카메라와 블루맥스 시스템을 사용하여 분변 오염(녹색 마크)을 3D 로 표현한다.
Helios 2+ ToF 카메라
Helios 2+ ToF 카메라의 통합으로 Veritide의 BluMax 시스템은 이제 로봇을 통한 실시간 분변 오염 제거를 위한 실제 좌표 생성을 가능하게 하는 고급 탐지 기능을 제공한다. 이러한 개선은 자동화된 효율적이고 안전한 육류 가공을 위한 길을 열며, 식품 안전과 검사 분야에서 새로운 기준을 제시한다.
Helios2+는 Helios2의 다른 모든 이점을 유지하면서 어려운 환경, HDR 모드 및 고속 비행 시간 모드에 배포할 수 있는 두 가지 새로운 주요 기능을 제공하는 Helios2 ToF 카메라의 고급 버전이 다. HDR 및 고속 모드는 모두 온카메라 처리로 완전히 실현되며 비전 시스템 백엔드의 변경을 최소화한다.
Helios2+는 이전 제품과 동일한 ’팩토리 터프’ 산업용 플랫폼을 공유하며 Helios2와 기계 및 전자적으로 100% 호환되어 기존 고객에게 원활한 업그레이드 경로를 제공한다. 소형 폼 팩터, 산업적 신뢰성 및 매력적인 가격대 덕분에 Helios2+는 3D 검사, 자동화된 자재 처리 및 로봇 공학과 같은 많은 까다로운 3D 애플리케이션에 이상적이며 전체 시스템 비용을 줄이면서 보다 효율적으로 실행된다.
▲ Helios2+ ToF 카메라는 IP67 방수 기능을 제공하며, HDR 모드와 고속 모드를 포함한 카메라 내에서 Depth 처리 기능을 지원한다.
자료제공: LICID(www.thinklucid.com)
