전 세계의 제조업체들은 더욱더 강화되고 있는 결함 검출 요건을 만족시키기 위해 정확하고 일관된 고속 검사를 실현하는 스마트 카메라 기반 머신 비전 기술을 채택하는 추세다. 기존 대다수의 스마트 카메라는 생산라인에서 접근이 어려운 영역에 설치하기에는 크기가 너무 크고, 설정이 가능할지라도 부품변경에 따른 조정이 어려웠다. 따라서 오늘날의 새로운 스마트 카메라는 최종 사용자가 보다 쉽게 문제를 해결하고 검사 목표에 부합할 수 있도록 해주는 자동초점 기술을 통합하고 있다.
자동초점 기능 통합한 In-Sight 7000
머신 비전 시스템 및 ID 자동인식 분야 글로벌 기업인 코그넥스는 견고한 소형 크기에 스마트한 기능까지 갖춘 최상급 비전시스템인 In-Sight 7000을 지난 3월 출시했다. 이 새로운 비전시스템 시리즈는 소형 산업용 IP67 패키지에 강력한 비전 툴, 광범위한 통합 조명, 광학 장치뿐만 아니라 자동초점 기능을 제공하며 이전보다 훨씬 더 많은 응용 분야에서 이상적인 시스템으로 자리매김하고 있다.
In-Sight 7000이 새롭게 제공하는 혁신적인 기능인 자동초점 기능은 잦은 부품 변경을 필요로 하는 생산 환경을 위해 디자인됐다. In-Sight 7000 스마트 카메라로 특정 부품의 검사와 관련된 초점 값을 시스템에 저장할 수 있으며, 변경된 부품이 로드되면 자동초점 기능을 통해 새로운 부품에 대한 렌즈의 초점을 다시 맞출 수 있다. 또한, In-Sight 7000의 자동초점 기능으로 스마트 카메라의 물리적인 조정 없이도 서로 다른 크기의 제품을 어떠한 오류도 없이 일관되게 검사할 수 있다. 이와 더불어 In-Sight 7000 스마트 카메라는 접근이 어려운 위치에서의 검사 및 결함 검출을 위한 매우 높은 수준의 이미지 품질을 제공해, 다양한 크기의 제품 검사시에도 동일한 품질의 뛰어난 이미지를 얻을 수 있다.
간편한 설정, 미세 조정 쉬운 자동초점 기술
자동초점 기술은 스마트 카메라를 이용한 검사 애플리케이션 설정을 간편하게 만들어준다. 스마트 카메라가 처음으로 새로운 부품을 감지하면, 검사해야 할 영역의 초점이 맞춰지도록 조정해야 한다. 일부 자동초점 메커니즘은 필요한 위치로 렌즈를 이동시키는 기계적인 시스템을 채용하고 있으며, 피드백 시스템을 사용해 렌즈의 이동 여부에 대해 스마트 카메라에게 전달하기도 한다. 이미지의 초점이 맞았는지를 확인하기 위해 스마트 카메라 소프트웨어는 초점 범위 전반에 걸쳐 다른 간격으로 이미지의 선명도를 평가하고 값을 찾는다. 이와 더불어, 사용자가 소프트웨어의 버튼을 통해 수동으로 초점 레벨을 미세 조정할 수도 있다.
자동초점이 없다면 사용자는 객체의 초점을 맞추기 위해 수동으로 렌즈의 초점 링을 조정해야 하며, 초점 위치가 적합한지를 결정하기 위해 사람의 눈에 의존해야 한다. 이 방법은 개별 검사에는 효과적일 수 있지만, 선명도 메트릭을 이용하는 것이 검사 설정을 완벽하게 객관화할 수 있다. 또한 스마트 카메라가 접근하기 어렵거나 불가능한 공간에 있다면 수동 조정은 소용이 없게 된다.
기계적 자동초점 기술을 리퀴드 렌즈라고 불리는 다른 형태의 자동초점 기술과 혼동해서는 안 된다. 리퀴드 렌즈 기술은 전자적으로 제어되는 가변초점 시스템으로, 절연체로 석유를, 전도체로 물을 이용하는 2개의 등밀도(Iso-Density) 유체를 사용한다. 리퀴드 렌즈는 바코드 판독 애플리케이션에 이상적이지만, 범용 비전 애플리케이션에서는 한계가 있으며, 기계적 자동초점 기술이 더 유연하다.
[그림 1. 자동초점 기능 포커스 out 상태(좌)와 in 상태(우)]
빈번한 부품 변경시 용이
자동초점 기능은 잦은 부품 변경이 요구되는 생산환경에서 매우 중요하다. 각각의 부품을 검사하기 위해 해당 부품과 관련된 고유의 초점 값을 사전에 스마트 카메라에 저장할 수 있다. 검사해야 할 서로 다른 부품에 대한 검사 프로파일이 로드되면 자동초점 기능을 통해 스마트 카메라 렌즈를 해당 부품의 저장된 초점 위치로 설정이 가능하다. 이를 통해 생산라인에서 새로운 부품이 도착하기 전에 검사준비를 완료할 수 있다. 예를 들어, PLC를 통해 간단하게 새로운 검사 프로파일을 전송함으로써 고장도 없고, 에러도 없이 서로 다른 부품들에 대한 검사를 일관되게 수행할 수 있다. 자동초점 기술은 검사 및 결함 검출을 위해 스마트 카메라의 물리적인 조정 없이 고품질의 이미지를 캡처할 수 있다.
검사 옵션은 자동초점 기능으로 동작하는 서로 다른 통합 렌즈 옵션을 통해 획기적으로 향상될 수 있으며, 보다 긴 작업거리와 시야 범위를 제공한다. 포커스된 거리에 따라 초점이 잡히는 위치가 달라지는데 그 거리를 Working Distance라 한다. 또한 거리가 멀어질수록 보이는 화각이 넓어지고, 근접할수록 화각이 줄어 보이는 면적이 작아진다. 그림 2는 동일한 Working Distance에 있더라도 여러 다른 렌즈의 옵션에 따라 FOV 면적이 더 커지고, Working Distance가 늘어나는 차이를 보여 주고 있다. 즉, 서로 다른 렌즈 옵션으로 애플리케이션을 위한 가장 광범위한 옵션을 제공하는지 확인할 수 있다.
[그림 2. 렌즈 옵션에 따른 FOV와 Working Distance의 변화]
공급체인 전반에 걸친 아이템의 제조, 보관, 이동에 대한 부품 추적 및 이력관리는 생산량 산출 및 재고관리, 매출전망, 그리고 여타의 경영활동에 이러한 데이터들이 사용되기 때문에 필수적이다. 또한 이력관리는 올바른 부품상에서 적합한 시퀀스로 적절한 프로세스가 수행되도록 함으로써 품질을 향상시킬 수 있다.
OEM 및 제조업체 위한 실질적 혜택
스마트 카메라의 자동초점 기능을 이용해 얻을 수 있는 실질적인 혜택은 무엇일까? OEM의 경우 자동초점 기능을 검사 시스템에 통합한다면, 어떠한 오류도 없고 특별한 트레이닝도 필요하지 않은 보다 다양한 부품을 검사할 수 있는 사용이 간편한 머신을 구현할 수 있다.
제조업체의 경우 자동초점 기능을 통해 스마트 카메라가 탁월한 제조 정확성 및 생산성을 달성할 수 있도록 할 수 있다. 초기 애플리케이션 설정은 더욱 쉽다. 처음 설정을 하는 경우 사용자는 버튼을 누르는 것만으로 모든 부품 타입과 관련된 자동초점 설정 값을 검사 프로파일에 저장할 수 있다. 스마트 카메라는 한번 설정하고 나면 라인을 멈추지 않고도 잦은 부품 전환이 용이하기 때문에 지속적인 가동이 가능하며, 이를 통해 생산이 지연되는 것을 줄일 수 있다. 검사 프로파일이 로드되면 스마트 카메라는 처리된 설정 값으로 자동 조정된다. 따라서 라인 작업자들이 수동으로 카메라나 초점을 조정할 필요가 없으며, 노동비용 및 장비중단으로 인한 연간 수백 시간을 절감할 수 있다.
