카메라 선택에 있어 어떤 기준을 적용하는가?
  • 월간 FA저널
  • 승인 2011.02.15 09:29
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산업용 카메라 선택의 새로운 기준 1288 Standard

지금까지 대부분의 산업용 카메라 제조 회사들은 각자의 방식으로 카메라의 성능을 정의한다. 뷰웍스는 EMVA 1288 Standard에 맞는 새로운 테스트 장비를 도입해 보다 객관적인 기준에 따른 제품의 성능 평가를 실시하고 있다. 1288 Standard는 유럽에서 만들고, 미국, 일본 등이 세계 표준으로 추진 중이다.


1288 Standard란?

1288 Standard는 머신 비전 카메라 또는 센서의 사양을 측정하고 표현하는 새로운 규격으로, 다음과 같은 목표를 가지고 있다.


● 카메라의 사양 및 성능을 객관적으로 표현할 수 있는 기준을 정의한다.

● 서로 다른 기준을 적용해 문제가 됐던 제조사들의 데이터시트를 객관적으로 비교할 수 있다.

● 고객이 애플리케이션 요구에 맞는 카메라를 쉽게 선택할 수 있게 한다.

● 제조사들이 데이터시트 내용을 과대 포장하지 못하도록 예방한다.


머신 비전 애플리케이션에 필요한 적절한 카메라를 선택하기란 쉬운 일이 아니다. 제조사들이 제공하는 데이터시트상의 사양은 서로 비교하기에 적합하지 않고 간혹 핵심 정보가 제외된 상태로 제공되기도 한다. 따라서 사용자는 높은 비용을 들여 비교 테스트를 진행해야 할 때가 많을 뿐 아니라, 테스트를 진행해도 필요한 정보를 얻지 못할 수도 있다. 이런 배경에서 EMVA 1288 Standard의 필요성이 생겨났다. 즉, EMVA(European Machine Vision Association)에서는 산업용 카메라의 주요 사양 및 성능을 객관적으로 비교 평가할 수 있는 시험 항목, 기준, 그리고 절차를 제시해 고객이 보다 쉽게 가장 적합한 카메라를 선택할 수 있게 하고 관련 업계의 표준이 되도록 추진하고 있다. EMVA 1288 Standard는 2010년 3월 Version 3.0이 발표됐다. 이 새로운 규격은 그동안 전 세계 관련 업계에서 많은 관심을 집중시켰고, 관련 기관과 연구소에서 이에 대한 효율성이 입증됐다.


카메라 평가 항목

1288 Standard는 20여개 제조업체, 실사용자, EMVA에 속한 연구 기관들이 2004년 협력체를 구성해 개발한 기준이다. 모든 산업용 디지털 카메라는 기본적으로 동일한 기초 물리 원칙에 따라 동작하기 때문에 그 품질과 성능은 객관적인 기준으로 표현될 수 있다. 따라서 이 협력체는 라인 스캔 카메라와 에어리어 스캔 카메라의 모든 기능을 나타낼 수 있는 객관적인 기준을 정의하고, 필요한 측정 절차와 그 결과를 표현하는 가이드라인을 개발했다. 참고로 EMVA 1288 Standard가 제시하는 카메라 평가 항목은 아래와 같다.


● QE(Quantum Efficiency)

● Photon Transfer Curves

● System Gain

● Temporal Dark Noise

● Saturation Capacity(Full Well Capacity)

● Sensitivity

● Dynamic Range

● Maximum SNR(Signal-to-Noise Ratio)

● Dark Current

● Non-Linearity

● PRNU(Photo Response Non-Uniformity)

● DSNU(Dark Signal Non-Uniformity)


2009년 11월 독일 Vision 2009 전시회에서 Version 3.0 규격이 처음 소개됐고, 4개 회사에서 이 규격에 준한 측정 장비를 개발 시연해 주목을 받았다. 관련 협회인 AIA(Automated Imaging Association), EMVA, JIIA(Japan Industrial Imaging Association)는 이미 EMVA 1288 Standard를 세계 표준으로 추진하기 위해 공동 계약을 맺었다. Version 3.0 규격은 컬러 카메라, Defect Pixel Charac terization, Trigger Delay 등에 대한 내용을 추가했고, 향후 비선형 카메라, 특수 카메라를 추가로 포함할 예정이다.


Camera Commander 장비

그림 1은 EMVA 1288 Standard를 적용해 카메라를 비교한 사례다. 뷰웍스는 올해 초부터 EMVA 1288 규격에 맞게 카메라 테스트를 자동으로 수행하고 결과 데이터를 수분 내로 생성해 주는 Camera Commander 장비를 도입해 연구개발, 생산, 품질관리 업무에 적용하고 있다.


또한 뷰웍스는 자체적으로 제작한 광원과 자동 검사 툴을 이용해 EMVA1288 항목 이외에도 Noise Timing Inspection, CCD Tap Difference, Defective Pixel, Timing 적합성 검사, CCD Transfer Rate 검사, Bit Error 검사, Dust 검사, Center/Tilt 검사 등의 카메라 성능에 대한 광범위한 검사를 하고 있다. 신뢰성 있는 제조사의 검사 절차는 고객이 구매하는 카메라의 성능에 대한 평가 결과를 신뢰할 수 있게 한다.



[그림 1. SNR 성능 비교.  카메라 B는 Dark Noise가 가장 낮아 어두운 조도에서의 이미지 품질을 필요로 하는 애플리케이션에 가장 적합하다. 카메라 A의 경우 Dark Noise가 가장 높지만 Full-Well Capacity가 커서 밝은 조도에서 SNR이 가장 높다.]



[그림 2. 뷰웍스에서 사용 중인 EMVA 1288 검사 측정 장비.  제조사는 Sarnoff이며, 장비명칭은 Camera Commander다.]



[그림 3. Camera Commander 검사 화면.]



[그림 4. 뷰웍스의 검사 툴과 카메라 성능 평가 결과 데이터 사례.]


[참고 자료]

● ‘Transparency for Industrial Cameras and Sensors’ published in INSPECT, issue : 12/2009(www.inspect-online.com)

● EMVA 홈페이지 : www.emva.org

● EMVA 1288 Standard 홈페이지 : www. standard1288.org


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