다양한 영역과 기능 분야에서 머신 비전(machine vision)에 대한 수요가 확대됨에 따라 산업용 카메라가 진화를 거듭하고 있습니다. 또한 첨단 기술의 개발로 인해 산업용 카메라의 사양도 점점 발전하고 있습니다. 특히 지난 해에는 스마트 팩토리(Smart Factory) 개념과 함께 머신 비전의 인기가 한층 더 높아졌습니다.
산업용 카메라가 무엇일까요? 발루프의 산업용 카메라와 스마트 카메라를 이용해 스마트 팩토리의 공정을 구성하는 방식에 대해 살펴보겠습니다. 또한 한국의 최신 머신 비전 트렌드에 대해서도 알아보겠습니다.
Q.스마트 팩토리에서 머신 비전의 역할은?
머신 비전 애플리케이션은 크게 유도(Guidance), 검사(Inspection), 측정(Measurement), 식별(Identification)의 4가지로 분류해 볼 수 있습니다. 유도는 작업대 정렬 또는 로봇과 기계가 부품의 위치를 파악할 수 있도록 유도하는 데에 사용합니다. 검사는 생산된 부품의 결함과 이상을 파악하기 위한 것입니다. 측정은 측정된 결과가 사양을 충족하는지 판단하는 것입니다. 식별은 광학문자판독(OCR), 바코드(1D), 데이터 매트릭스 코드(2D)를 읽어 들이는 것입니다.
많은 산업 분야에서 머신 러닝(Machine Learning) 시장의 잠재력을 인식하고 딥 러닝(Deep Learning)을 핵심 기술로 받아들이고 있습니다. 딥 러닝 기술은 첨단 제조업에서 패턴을 검사하고 결정을 내리는 데 활용됩니다 이러한 딥 러닝 기술은 인간이 이미지를 이용해 하는 일들을 기계에게 가르칩니다. 최근에는 스마트 팩토리에서 이미지 기반의 기술이 큰 역할을 담당하고 있으며, 이러한 변화로 인해 커다란 시너지 효과가 창출되고 있습니다.
Q.국내 머신 비전 시장 규모는?
다양한 기관의 연구 보고서에 따르면 2019년 시장 규모는 9,000억 원으로 추산되며, 영역(area) 카메라가 시장의 30%, 스마트 카메라가 10%, 렌즈, 프레임 그래버(frame grabber) 등의 부가장치가 30%를 차지하고 있습니다.
Q.매트릭스 비전 산업용 카메라의 특징은?
발루프는 표준 산업용 카메라와 임베디드 카메라에 중점을 두고 있습니다. 표준 산업용 카메라부터 살펴보면, GigE부터 USB 3.0 인터페이스까지 다양한 인터페이스를 망라하는 발루프의 제품 포트폴리오는 고객의 용도에 맞는 적절한 카메라 선택에 도움을 드립니다. 10GigE 인터페이스 버전도 곧 출시될 예정입니다.
시장에 출시된 다른 산업용 카메라와 비교할 때, 발루프의 카메라는 산업 환경에서 보다 안정적으로 작동합니다. 또한 발루프의 카메라 제품군에는 다양한 스마트 기능이 탑재된 FPGA가 장착되어 있습니다.
Smart Feature
플랫 필드 보정(flat-field correction, FFC)은 이미지의 주변부 광량 저하의 균형을 잡아 줍니다. 또한 FFC 기능은 보정을 통해 모든 픽셀이 동일한 출력값을 갖도록 함으로써 이미지의 품질을 개선해 줍니다. 하이 다이내믹 레인지(HDR) 기능을 갖춘 산업용 카메라는 픽셀의 강도를 조절해 균일한 이미지 출력을 달성합니다. 즉, 너무 밝거나 너무 어두운 이미지 영역에 대해 보상을 실시하는 것입니다. 프레임 에버리징(Frame Averaging)은 이미지의 노이즈를 줄여줍니다.
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| 멀티 AOI를 이용해 이미지에서 연관성이 있는 여러 영역 정의 가능 | |
멀티 AOI를 이용하면 관심 영역(Area of Interest, AOI)에 해당되는 여러 이미지 영역을 지정해 선택된 이미지 영역만을 처리하고 전달할 수 있습니다. 이로써 불필요한 이미지 정보를 감소시켜 더 높은 프레임 속도를 달성할 수 있습니다. 이러한 AOI 기능은 고속 검사 애플리케이션에 최적화되어 있습니다.
안정성
안전 회로는 하드웨어 안전 측면에서 사용됩니다. 발루프의 산업용 카메라는 과전압과 노이즈에 강한 모습을 보여줍니다. 발루프 제품의 스마트 기능과 신뢰성은 특히 미국 및 유럽의 반도체 산업 분야 고객사에게 인정받고 있습니다. 안정성 측면에서 카메라의 기본 허용 주변 온도인 0 ~ 45°C는 안전한 운영을 담보하기에 충분하지 않습니다. ET(Extended operation)기능이 적용된 경우 온도 범위가 -40°C ~ +55/+66 °C로 늘어납니다. 따라서 ET(Extended temperature) 옵션이 적용된 발루프의 카메라는 반도체 제조 공정과 같은 극한의 온도 환경에서 사용성이 보장됩니다. 또한 가혹한 환경에 대비할 수 있도록 모든 카메라에 견고한 IP67 하우징이 적용되어 있습니다.
Q.고해상도 제품의 주력 시장과 산업은?
발루프의 타겟 시장은 평판 디스플레이(FPD), 반도체, 이차전지 검사 공정입니다.
고해상도 제품과 관련하여, 많은 고객사들은 FPD 또는 반도체 분야에서 웨이퍼와 디스플레이를 검사할 때 라인스캔(line scan)과 TDI 카메라를 이용했습니다. 그러나 라인스캔 카메라는 구동축을 필요로 하며 이미지를 획득하는 데 상대적으로 오랜 시간이 소요됩니다. 고해상도 카메라가 선호되는 이유는 이미지 획득 시간을 줄일 수 있고 광학 구성을 단순화할 수 있기 때문입니다. 최신 기술 트렌드를 반영한 발루프의 비전 기술이 스마트 기능을 통해 고객사이 가치를 높여줄 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.
Q.발루프 임베디드 카메라의 장점은?
발루프 임베디드 카메라의 장점은 고객의 필요에 맞게 CMOS 센서, 인터페이스, FPGA를 맞춤 설정할 수 있다는 것입니다. 최근 고객사들은 PCIe 인터페이스와 특정 광학 필터를 갖춘 발루프의 임베디드 카메라를 테스트하고 있으며, 고객 들로부터 긍정적인 반응을 얻고 있습니다.
Q.스마트 카메라 BVS(Balluff vision solution) 소개
이미지 프로세싱 라이브러리가 점점 확장되고 복잡해짐에 따라 이용자들은 사용이 간단한 솔루션을 원하고 있습니다. BVS는 사용자 친화적인 솔루션을 찾는 고객들을 위한 해답입니다. BVS는 일상적으로 이미지 프로세싱을 사용하지만 비전 기술에 관한 배경 지식이 없는 사용자를 위한 것입니다. 발루프 비전의 HALCON 이미지 프로세싱 엔진은 사용자가 카메라에 연결하면 BVS 프로그램의 툴박스에 쉽게 접근할 수 있게 해줍니다.
BVS는 단독형과 컨트롤러형의 두 가지 솔루션을 제공합니다. 단독형 솔루션은 이미지 획득, 처리, 출력을 추가 컨트롤러 없이 해결할 수 있는 통합 시스템입니다. 컨트롤러형은 카메라를 기존 컨트롤러에 연결할 수 있게 해주는 시스템입니다. 컨트롤러 당 최대 4대의 카메라를 연결할 수 있습니다. 발루프의 포트폴리오는 USB3.0과 GigE 인터페이스부터 12Mega 카메라까지 다양한 제품을 망라하고 있습니다.
컨트롤러형 솔루션은 단독형에 비해 비용을 절감할 수 있습니다.
발루프의 장점 중 하나는 사용자가 발루프에서 제공하는 동글(dongle)을 이용해 소프트웨어를 자신의 PC에 연결함으로써 스마트 비전 기술을 편리하게 이용할 수 있다는 점입니다.
Q.머신 비전 시스템 수요
머신 비전 시장은 코로나19로 영향을 받은 2020년을 제외하고는 매년 10%씩 꾸준한 성장을 계속해 왔습니다.
간단한 질문을 해 보겠습니다. 머신 비전 시스템의 수요처는 어디일까요? 우선 스마트 팩토리를 들 수 있습니다. 머신 비전은 자동화의 필수 요소이며 다양한 첨단 기능을 실현하는 데 매우 중요한 역할을 할 것입니다. 머신 비전은 현장에서 대량의 이미지 데이터를 생성할 것이며, 이는 생산성과 품질에 영향을 미칠 것입니다. 따라서 머신 비전의 수요가 증가할 것임을 확신할 수 있습니다.
또한 반도체와 이차 전지 산업 분야에서도 막대한 수요를 기대하고 있습니다. 아쉽게도 올해는 투자가 둔화되었지만, 코로나19가 안정화되고 나면 투자가 다시금 활성화할 것으로 기대하고 있습니다.
발루프의 제품에 관심이 있으신가요? 발루프의 머신비전에 대하여 더 알아보고 싶으시다면 발루프의 웹샵을 방문해 보세요. 저희 제품에 대한 질문이 있으신 경우에는 저희 기술 지원팀에게 기술문의를 부탁드립니다. 또한, 관심 제품의 가격이 궁금하신 경우에는 견적 문의를 작성하여 주세요.
업계 최고의 센서 제조업체인 발루프는 글로벌 파트너가 기업가치를 실현할 수 있도록 혁신적이고 검증된 자동차 솔루션을 제공하기 위해 노력하고 있습니다. 발루프의 고품질 제품 기술은 자동차 분야, 공작기계, 야금 등의 산업에서 중요한 역할을 합니다. 발루프의 기술과 성공적인 사례에 대하여 좀 더 알아보고 싶으시다면 발루프의 웹사이트에 방문하여 주세요.
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