아날로그 카메라부터 시작한 표준 산업용 카메라는 첨단 기술의 개발과 고객의 세분화된 니즈로 다양한 형태로 발전하고 있다. 아울러 스마트 팩토리 이슈와 함께 머신비전은 빠져서는 안될 핵심 요소로 부각되고 있다. Balluff의 표준 산업용 카메라와 스마트 비전이 스마트 팩토리에서 어떤 역할을 하고 있는지 그리고 한국 시장의 머신 비전 동향을 확인하고 그에 따른 Balluff 비전 제품의 비전을 제시하고자 한다!
Q. 스마트 팩토리에서 머신 비전은 어떠한 역할을 하는가?
A. 머신비전 어플리케이션은 크게 Guidance, Inspection, Measurement, Identification 4가지로 나눌 수 있다. Guidance는 스테이지 얼라인먼트 또는 로봇 가이던스에 해당되며 Inspection은 검사, Measurement는 측정, Identification은 OCR, 1D, 2D 코드를 리딩하는 어플리케이션이다.
머신비전 어플리케이션은 이 4가지 범주에 다 포함이 된다고 볼수 있으며 요즘 가장 주목받고 있는 기술 분야가 머신 러닝이다. 머신 러닝을 구현하기 위한 방법 중 한가지는 딥러닝이며 이 기술 이미지를 통한 지도 학습과 비지도 학습으로 사람의 영역인 인지, 판단 등을 할 수 있는 기술이다. 최근 스마트 팩토리에서 이미지 기반 기술의 역할이 확장되고 있으며 이러한 변화들로 더욱 큰 시너지를 만들어 낼 수 있을 것으로 예상한다.
Q. 한국 머신비전 시장 규모는 어느 정도로 추정을 하는가?
A. 여러 기관의 자료를 토대로 2019년 기준 9천원 정도로 추정을 하고 있으며 에어리어 카메라가 30%, 스마트 카메라가 10%, 렌즈나 프레임 그래버 등 모든 액세서리를 포함한 시장이 30% 정도가 될 것으로 추정한다.
"발루프는 1921년에 설립된 이후 라인업을 확대해오면서 산업용 센서, RFID, 네트워킹 솔루션 등 제품 라인업을 갖추고 있다. 4차 산업혁명에서는 머신 비전은 없어서는 안 될 핵심 기술로 평가를 받고 있으며 가령 센서는 1차원적인 정보지만 머신 비전은 영상 기술을 기반으로 실시간 피드백을 제공하기 때문에 비전을 이용하면 더 많은 정보를 수집할 수 있다. 이러한 기술 트렌드에 대응하여 발루프는 매트릭스 비전(Matrix Vision)을 인수 합병하였고 적극적으로 영업도 하고 제품 개발도 하고 있다."
Q. Matrix Vision 산업용 카메라의 장점에 대해 설명해 주십시오.
A. 발루프가 집중하고 있는 시장은 표준 산업용 카메라와 임베디드 카메라다. 먼저 표준 산업용 카메라에 대해 설명을 하면 표준 산업용 카메라의 인터페이스 라인업은 GigE와 USB3.0이고 10GigE (10기가비트 이더넷)이 곧 출시될 예정이다. 표준 산업용 카메라와 관련된 발루프의 차별화된 장점은 FPGA를 이용한 스마트 기능(Smart Feature), 카메라의 안정성과 편의성이다.
스마트 기능 (Smart Feature)
먼저 FPGA와 관련된 이점을 설명하면 발루프는 고유한 노하우로 FPGA로 스마트 피처를 이용한 이미지 프로세싱 기능과 사용자 편의성을 제공한다. FPGA의 이미지 프로세싱을 이용하면 이미지 개선을 할 수 있다. FFC (Flat Field Correction) 기능이 내장되어 있어 카메라로 촬영한 이미지의 밝기값이 일정하지 않을 때 보정 (Calibration) 작업으로 영상의 화질을 개선하여 영상, 이미지를 균일하게 출력할 수 있다. 그리고 너무 밝거나 어두운 이미지 영역을 보정하는 HDR (High Dynamic Range) 기능도 있다. 프레임 에버리징 (Frame Average)는 영상 노이즈를 감소시켜 준다.
많은 스마트 피처 중에 Multi AOI (Multi Area of Interest) 기능은 고속 검사 어플리케이션에 최적화되어 있다. 기존에는 단일 영역만 관심 영역으로 지정이 되지 않았지만 발루프는 프레임 내에서 특정 관심 영역을 멀티, 즉 여러 개를 선택을 해서 하나의 버퍼에서 이 부분만 추려서 버퍼로 송출할 수 있다. 불필요한 이미지 정보를 줄일 수 있어 FPS, 프레임 레이트가 증가하는 효과를 볼 수 있다.
[이미지 : Multi AOI 기능]
안정성
두 번째는 안정성이다. 하드웨어 안전성 면에서 안전회로들이 추가되어 있다. 보통 산업 공정들이 많이 열악하지만 발루프의 산업용 카메라는 과전압이나 노이즈에 강하다. 미국이나 유럽에서는 이미 OEM 사에 적용이 많이 되었으며 그 가치를 인정받고 있다. 그리고 안정성 측면에서 보통 카메라 작동 온도가 0 ~ 45℃까지이다. 발루프는 ET (Extended Temperature) 모드를 선택하여 -45 ~ 65℃ 까지 보장을 한다. 따라서 반도체 쿨링 챔버와 같은 극한 온도에서도 카메라의 성능과 수명이 저해되지 않는다 그리고 모든 카메라가 IP67 하우징을 지원한다.
편의성
또다른 장점은 편의성 측면에서 Motorized Lens를 제어할 수 있다. Dual GigE 카메라는 Motorized Lens를 제어할 수 있는 표준 인터페이스를 제공하고 있으며 해당 인터페이스로 줌, 포커스, 아이리스 값을 제어할 수 있다. 현재 글로벌 렌즈 메이커사들은 Motorized Lens를 제공하고 있으며 발루프에서 호환 여부를 확인한 후 사용이 가능하다.
Q. 고해상도 제품으로 주력하는 시장은 어디인가?
FPD (Flat Panel Display), 반도체, 2차 전지 검사 어플리케이션이다. 고해상도의 경우 과거 FPD 시장나 반도체 라인에서 웨이퍼나 디스플레이를 검사할 때 라인 스캔이나 TDI 카메라를 많이 사용했는데 라인 카메라를 사용하기 위해서는 구동축이 필요하며 영상 획득 시간도 상대적으로 더 소요된다. 하지만 고해상도 카메라는 영상 획득 시간도 절감할 수 있으며 광학계 또한 단순해질 수 있어 Area 고해상도 카메라가 선호되고 있다. 이런 기술 트렌드와 더불어 Balluff Matrix Vision의 스마트 기능 (Smart Feature)를 사용하면 영상 화질도 개선할 수 있어 고객에게 고부가 가치를 줄 수 있을 것이다.
Q. 발루프 임베디드 카메라의 장점은 무엇인가?
임베디드 카메라의 장점은 고객의 요청하는 사양에 따라 CMOS 센서, 인터페이스, FPGA 이런 부분들을 고객 맞춤형으로 제공해 줄 수 있다는 점이다.
Q. Balluff 스마트 카메라 BVS의 특장점은 무엇인가?
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스마트비전 컨트롤러BVS는 스마트 비전이다. 개발자가 비전에 대한 사전 지식이 없어도 메이커가 제공하는 툴로 쉽게 개발할 수 있는 것을 스마트 비전이라고 한다. 발루프는 Halcon 이미지 프로세싱 엔진이 탑재되어 카메라를 연결하면 Cockpit 소프트웨어 내 툴 박스로 제공이 된다. 사용자가 별도로 프로그래밍을 할 필요가 없다.
BVS는 Stand Alone 타입과 Controller 기반의 두 가지 솔루션을 제공한다.
Stand Alone 타입의 경우에는 별도의 컨트롤러 없이 카메라에서 영상 획득, 프로세싱, 결과까지 출력되는 올인원 시스템을 지칭하며 컨트롤러 기반은 기존 컨트롤러에 카메라를 연결하는 시스템을 구성하는 시스템이다. 컨트롤러에 최대 4대까지 연결할 수 있다. 카메라는 USB3.0과 GigE를 지원하며 1.6메가에서 12메가까지 라인업을 갖추고 있다.
컨트롤러 기반의 카메라는 스탠드 얼론 타입 대비 비용을 절감할 수 있다. 경쟁사에 없는 발루프의 장점은 동글 타입만으로 소프트웨어를 제공할 수 있다는 점이다. 고객의 PC에 동글을 연결하면 스마트 비전을 구현할 수 있다.
Q. 머신비전 수요 전망은 어떻게 하나?
2020년은 코로나로 큰 타격을 받았으나 올해를 제외한 머신비전 시장은 매년 10%씩 안정적으로 성장을 해 왔다. 머신비전의 수요는 크게 두 가지로 볼 수 있다. 하나는 스마트 팩토리 이슈로 인해 많은 기업들이 공장에 지속적으로 투자를 하고 있는데 이 때 빼놓을 수 없는 것이 머신 비전이다. 이런 부분들은 지속적으로 성장세를 유지할 수 있다.
두 번째는 고도산업품목으로 예를 들면 반도체, 이차전지 디스플레이 분야의 투자가 중요하다. 올해는 투자가 많이 보류되었으나 코로나가 안정화되면 다시 투자가 활발해 질 것으로 기대한다.
Q. 머신 비전 시장 확대 전략은?
최근에는 고객들이 스마트해지고 니즈가 다양해지면서 규격화된 표준 기술뿐만이 아니라 맞춤형 솔루션을 기대합니다. 그의 일환으로 앞서 PCLe도 언급했지만 이러한 부분들로 고객들의 요구사항을 충족시키면 머신 비전 시장 확대뿐만 아니라 질도 높일 수 있을 것으로 생각한다. 아울러 이런 제품을 이용해서 고객 제품 품질이 높아지면 그게 오히려 우리가 지향해야 할 방향이 될 수 있다.
발루프는 자동차 산업뿐만 아니라 식품, 포장, 물류 등 새로운 시장에서 수요를 창출하는 것이 전략이다.
