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  • 생생한 머신비전 지식과 이야기를 담아낸 Encyclopedia of Machine vision

머신비전 기술 이야기75

[용어사전] 머신비전 렌즈 알아듣기 렌즈 (Lens)빛의 경로를 변화시켜 상을 형성하는 역할을 하는 투명한 광학 장치예요. 굴절 (Refraction)빛이 매질을 통과할 때 진행 방향이 변하는 현상이에요. 매질 (Medium)빛이 통과하거나 반사되는 물질이에요. 굴절률 (Refractive index)매질에서 빛의 속도가 변하는 비율을 나타낸 값이에요. 이미징 (Imaging)한 점에서 출발한 빛이 광학기구들에 의해 굴절 혹은 반사되어 다시 한 점에 맺히는 현상을 의미해요. 배율 (Magnification)이미지의 크기와 실제 물체의 크기 간의 비율이에요. F-number (F/#)조리개 값을 의미해요. 초점 (Focal point)렌즈에 평행하게 입사한 빛이 굴절되어 수렴하는 한 점을 말해요. 초점거리 (Focal length)렌즈의 중..
[용어사전] 머신비전 카메라 알아듣기 머신비전 (Machine vision)카메라와 광학계, 그리고 컴퓨터를 활용해서 시각적 정보들을 수집하고 이것을 의미 있는 데이터로 처리하는 기술이에요. 프레임 그래버 (Frame grabber)카메라에서 보낸 데이터의 처리를 돕고, 카메라를 제어하는 하드웨어 장치라고 볼 수 있죠. 픽셀 (Pixel)이미지 센서를 구성하는 화소 단위를 말해요. 광자 (Photon)입자로 간주할 때의 ‘빛’을 의미해요. 광전 효과 (Photoelectric Effect)빛이 금속이나 반도체에 흡수되어 전자를 방출하는 현상을 말해요. 포화상태 (Saturation)픽셀이 수용할 수 있는 최대 밝기를 초과하여 더 이상 빛에 반응하지 못하는 상태예요. 리드아웃 (Readout)각 픽셀에 저장된 전기 신호를 읽어 디지털 신호로 ..
[용어사전] 머신비전 AFM 알아듣기 Autofocus Module (자동초점 시스템)시료가 움직일 때 이미지의 초점을 조절해 주는 모듈이에요. 한 문장으로 정리하자면 ‘시료가 이동할 때 이미지 초점이 나가지 않게 즉, 심도 범위 안을 유지할 수 있도록 광학계의 높이를 변경하는 모듈이예요. AFS(Autofocus Sensor)에서 측정한 높이를 AFCB(Autofocus Control Box)를 통해 계산알고리즘 거치고, AFA(Autofocus Actuator)가 광학계를 움직이는 것이죠. AFS (자동초점 센서)Autofocus Sensor 약자로 레이저 삼각법을 이용한 레이저 변위센서를 응용하여 높이 측정합니다. 검사 대상 표면에 레이저를 조사하고, 표면의 높이에 따라 변하는 레이저 위치를 계산하여 거리를 측정합니다. AFCB (자동..
[용어사전] 머신비전 조명 알아듣기 정반사 (Specular Reflection)표면이 매끄러울 때, 거울처럼 빛이 일정한 각도로 반사되는 현상이에요. 난반사 (Diffuse Reflection)표면이 거칠 때, 빛이 여러 방향으로 흩어지며 반사되는 현상이에요. 광가이드 (Light guide)광섬유 다발을 사용하여 빛을 전달하는 장치입니다. 보통 Light guide를 사용하는 조명은 소스 조명, light guide 없이 직접 물체에 조사하는 조명은 다이렉트 조명이라고 부르고 있어요. 컨트롤러 (Controller)다이렉트 조명을 연결하여 조명을 제어하는 장치예요. 루멘 (Lumen)조명이 내는 전체 빛의 양을 나타내는 단위로, 조명이 얼마나 밝게 빛나는지를 측정합니다. 룩스 (Lux)빛이 특정 면적에 얼마나 밝게 비추는지를 측정하는 ..
[머신비전 제품을 선정하는 방법] Case2 : 패턴 검사를 위한 제품을 선정하라! [의뢰사항]검사할 제품은 패턴이 있는 가로 90mm, 세로 200mm의 PCB입니다. 제품이 올려진 Stage는 400mm/s로 이동 가능하고, 제품 표면에 약간의 휘어짐이 있을 수 있으니 놓치지 않아야 합니다. 검출은 5μm 이상의 불량을 검출하려고 하니, 1.5μm 해상도로 우선 검토해봅시다. 일단 제품의 폭이 90mm이고, 1.5μm의 해상도로 검사를 한다면 필요한 해상도는 90,000μm/1.5μm = 60,000pixel이니 16k 카메라를 사용한다면 60,000/16,384 = 3.67이므로 4번 Scan으로 촬영이 가능하고, 이송 속도가 400mm/s이므로, 필요한 Line rate는 이송 속도/픽셀당 해상 도 = 400,000μm/1.5μm = 266,666Hz = 267kHz의 속도면 문..
[머신비전 제품 선정 방법] Case1 : 스크래치와 이물 검출을 위한 제품을 선정하라! [의뢰사항]우선 어떤 카메라를 사용하면 될지 선정을 해볼까요?한면의 길이가 90mm를 보는 영역을 한 픽셀당 50μm로 본다는 거니까 몇 픽셀짜리 카메라가 필요한지 알 수 있을 것 같아요. 그럼 90mm를 μm로 변환하면 90×1000 = 90,000μm가 되고, 이를 50μm로 나누면 몇 픽셀의 카메라인지 알 수 있겠죠?실제 봐야 하는 영역은 제품보다 큰 FOV를 가져야하니 계산된 해상도보다 큰 카메라를 선정하면 되겠네요. 90,000μm를 50μm로 나누면 1800개의 Pixel이 필요하니까 최소 1,800 ×1,800 이상 되는 카메라가 필요하겠네요. 즉, 3.2M(3.2Mega pixel, 3,200,000개의 픽셀 수) 이상의 카메라 중에서 확인해 봐야겠어요. 카메라의 가로 해상도와 세로 해상도..
조명 데이터시트 쉽게 이해하기 밝기 분해능은 선택할 수 있는 밝기의 범위를 말해요. 즉, 1부터 최대값까지 설정할 수 있어요. 1024는 밝기를 1024단계로 조절할 수 있다는 뜻이에요. 밝기를 더 세밀하게 조정할 수 있게 됩니다. 광 파이버 직경은 광 파이버가 꽂힐 수 있는 구멍의 크기를 말해요. 광파이버는 빛을 적절히 옮겨주는 도파관이라서, 정확한 규격이 맞지 않으면 빛의 손실이 발생할 수 있어요. 배광각은 빛이 퍼지는 정도를 의미합니다. 즉, 얼마나 넓은 영역에 빛이 퍼지는지를 나타내는 것이죠. LED의 기대 수명은 LED가 사용될 때 밝기가 얼마나 떨어지는지를 기준으로 결정됩니다. LED는 시간이 지나면서 밝기가 저하되지만 완전히 꺼지지는 않고 어두워지게 되죠. Source 교체는 조명의 교체나 수리 방법을 의미합니다. 일반적..
조명의 제어 방법 – 컨트롤러 조명을 켜기 위해서는 전기가 들어가야 합니다. 보통 머신비전 조명은 LED로 사용되고 있기 때문에 SMPS(직류전원 공급 장치, Switching Mode Power Supply)를 사용해서 직류로 LED에 전원을 공급합니다. 목적에 따라 전기를 다양하게 조절 할 수 있는 방법이 몇 가지 있죠. 주로 많이 쓰이는 조절 방법은 PWM, 정전류, 스트로브 방식인데, 우선 PWM부터 설명드릴게요. [PWM 방식] PWM은 Pulse Width Modulation의 약자로, 우리말로는 ‘펄스 폭 변조’라고 해요. 이는 전압을 일정하게 유지하면서도 밝기를 조절할 수 있는 아주 유용한 방식이죠. PWM 방식에서는 조명에 공급되는 전압은 항상 일정하지만, 전압을 켜고 끄는 시간을 조절해서 밝기를 조절합니다. 쉽..
조명은 어떻게 구분할까? 그럼 LED로 만든 머신비전 조명들을 보면서 이야기를 나눠볼까요?여기 보이는 선은 라이트 가이드(Light guide)라고 하는데, 빛을 전달하는 장치입니다. 이 장치는 보통 광섬유(Optical Fiber), 원통형 렌즈(Cylindrical Lens), 막대 렌즈(Rod Lens) 등으로 만들어집니다. 특히 광섬유(Optical Fiber)가 자주 쓰여서 그냥 ‘fiber’라고 부를 때도 있어요. 라이트 가이드를 사용해서 물체에 빛을 비추는 조명을 소스 조명이라고 하고, 라이트 가이드 없이 직접 빛을 비추는 조명은 다이렉트 조명이라고 합니다. [소스(Source) 조명] 소스 조명은 보통 매우 강한 빛을 발산합니다. 라이트 가이드를 통해 빛을 검사할 대상에 전달한다고 했죠? 주로 강한 빛이 필요한..
조명을 선정할 때 고려해야 할 점 머신비전에서 조명이 하는 역할은 카메라가 물체를 더 잘 볼 수 있도록 돕는거예요! 조명을 잘 선정하기 위해서는 빛의 특성, 물체의 특성, 이미지 결과를 면밀히 고려해야 합니다. 그리고 주변 환경을 염두해서 적절히 배치해야 하죠. [빛의 특성] 그 중에서 가장 중요한 ‘빛의 특성’에 대해 먼저 이야기해 보도록 하죠!머신비전 시스템에서 빛의 밝기는 항상 일정해야 합니다. 만약 조명의 빛이 밝아지거나 어두워지면 우리가 검사하는 물체의 결함으로 인식될 수 있기 때문이죠. 그래서 밝기가 일정한 조명을 선정하는 것이 중요합니다. 머신비전에서는 LED를 주로 사용해요. 다른 종류의 조명에 비해 더 강하고 안정적인 밝기를 제공해요. 그리고 빛의 색깔도 적절하게 바꿀 수 있고, 유지 보수 측면에서도 빠르게 켜고 끌 수..
Inside 360° 광학계? 앤비젼에서 개발한 Inside 360 광학계예요. 이 광학계 역시 한장의 이미지로 여러 정보를 획득하는 솔루션입니다. 이차전지 시장이 커짐에 따라 4680, 2170 원통형 배터리를 타겟으로 만든 이미징 모듈인데요. 검사 니즈는 간단했습니다. 원통형 전지 내부의 이물과 덴트, 스크래치를 관찰하는 것이었습니다.그런데 높이가 있는 원통형 전지를 검사할 때는 이전과 다른 문제가 있어요. 우리가 익숙한 일반적인 광학계를 사용한다면 전지의 바닥면만 검사할 수 있어요. WD가 정해져 있기 때문이죠. 우리 연구소에서는 렌즈를 직접 설계하고 제작해서 전지의 밑면도 초점이 맞고, 벽면도 초점이 맞게 디자인했답니다.결과에서 확인할 수 있듯이 이 모듈로 찍으면 4680 원통형 배터리 윗부분에 있는 스크래치를 확인할 수 있고..
상하면, 옆면을 동시에 보는 이미징 모듈? 앤비젼이 보유한 다른 광학 솔루션들도 소개해보겠습니다. 자동초점 시스템과 레이저 산란모듈에서는 작아서 보이지 않던 것들을 보이게 해주는 것에 의의가 있죠. 그런데 사실 우리가 가진 문제점들이 모두 작은 것 때문에 생기는 것은 아닙니다. 바로 ‘비용’ 때문에도 문제가 생길 수 있어요. 앞으로 설명할 3면 광학계와 Inside 360 이미징 솔루션은 이 ‘비용’과 관련이 더 높습니다. 예를 들면, 카메라와 광학계 3개가 필요하던 상면+하면+측면 검사를 하나의 모듈로 해결하는 3면 광학계 솔루션으로 비용을 줄일 수 있습니다. [3면 광학계] 3면 광학계의 니즈는 시료를 자를 때 생기는 결함에 있습니다. 큰 원장 Wafer를 자르거나, 패턴이 새겨진 PCB를 자를 때 그 단면이 깨끗하지 않을 수 있습니다. ..

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