디지털 검사는 많은 옵션을 사용할 수 있고 유연성이 높으므로 의미가 있습니다.

머신비전 시스템을 제작한 초창기에 아날로그 카메라는 적절한 성능, 간단한 인터페이스, 중간 가격으로 제공했습니다. 현재 디지털카메라는 품질 검사 장비를 포함한 많은 장비에서 표준으로 자리를 잡았습니다. 저렴한 가격, 표준화된 인터페이스, 프리프로세싱(Preprocessing)을 정의할 수 있어 쉽게 장비를 제작할 수 있고 더 많은 이익을 얻을 수 있습니다. 이러한 카메라의 디지털 특성은 또한 시스템 성능을 향상하고 이미지 촬영을 뛰어넘는 기능을 탑재할 수 있어 또 다른 기회를 만들고 있습니다.

초기 디지털 디자인은 LVDS(low-voltage differential signaling)와 같이 독점적인 고속 인터페이스를 사용했습니다. 이 인터페이스는 부피가 크고 비싼 케이블을 사용하여 제한된 거리로만 프레임 그래버 또는 프로세서로 연결할 수 있습니다. 또한, 카메라 인터페이스가 독점이고 커넥터와 핀 출력이 표준이 아니므로 시스템 개발자는 각각의 카메라/프레임 그래버 조합에 케이블을 각각 만들어야 했습니다. 장비에 문제가 발생할 때마다 케이블을 먼저 확인해야 하는 등 신뢰성에 문제가 있었고 비용과 시간이 많이 들었습니다.

카메라 인터페이스

현재 디지털카메라는 향상된 표준 인터페이스를 제공하여 간단하게 시스템을 조립할 수 있습니다. 표준 인터페이스가 자리를 잡아가 시스템 요구 사항을 충족할 수 있도록 개발자들이 애쓸 필요가 없어졌습니다. 첫 번째 표준의 하나인 Camera Link는 프로세싱할 수 있는 프레임 그래버로 안정적이고 빠르게 많은 양의 데이터를 전송해야 하는 비전 장비에서 역할을 하고 있습니다.

최근 몇 년 동안 FireWire, GigE(Gigabit Ethernet), USB3.0와 같은 인터페이스들이 디지털 검사 장비에 여러 혜택을 주고 있습니다. 또한, 무선 인터페이스로도 사용할 수 있고, GigE 인터페이스의 경우 원격에서 검사할 수 있도록 케이블 길이를 늘여 사용할 수 있습니다. 또 다른 장점으로는 케이블의 복잡성과 비용을 절감할 수 있다는 것입니다.

이러한 인터페이스 중 GigE는 매우 장점이 많아 GigE Vision 장비가 많이 사용되고 있습니다. 또한, 이 인터페이스는 머신비전 장비를 넘어 지능형 교통 시스템(ITS: Intelligent Transportation System)과 영화 산업을 포함한 여러 산업에서 사용되고 있습니다.

표준화된 하드웨어 인터페이스의 발전에 이어 최근 소프트웨어 및 제어 영역에서도 표준화되고 있습니다. 디지털카메라에서 사용할 수 있는 명령어들을 공통으로 사용할 수 있게 하여 장비에서 카메라만 교체하여 사용할 수 있는 GenICam™과 같은 표준이 계속 만들어지고 있습니다. 어떠한 데이터 형식이나 기타 하드웨어별 차이를 처리할 수 있는 드라이버를 불러올 수 있는 표준을 사용하여 장비를 간단하게 만들 수 있습니다.

속도와 카메라 내부 프리프로세싱(preprocessing)

시스템 인터페이스의 개선뿐만 아니라, 디지털카메라는 이제 초당 수백 프레임을 얻을 수 있고 12 메가픽셀 이상의 해상도를 사용할 수 있습니다. 검사 장비에서 매우 빠른 속도와 매우 높은 해상도를 사용할 수 있어 명확성과 처리량 제공하므로 고객들이 제품의 품질을 높은 수준으로 유지할 수 있고 고장을 많이 줄일 수 있습니다. 인쇄 검사, 섬유 검사, 식품이나 소포 분류 등 여러 분야에서 더 고급화된 이미징 구성 요소를 사용하여 혜택을 얻을 수 있습니다.

비전 검사에서 사용하는 디지털카메라는 최근 카메라 내부에서 이미지 프리프로세싱(Preprocessing)을 사용할 수 있는 혁신을 이뤄냈습니다. 비디오 신호를 프리프로세싱(Preprocessing)하면 같은 이미지 데이터 구조를 가지지만 데이터 내용을 변경할 수 있습니다. 예를 들어 윤곽을 더 뚜렷하게 만들 수 있고, 원근 왜곡을 보정하거나 임계 필터를 사용할 뿐만 아니라, 타임스탬프를 사용할 수 있습니다. 또한, 각 이미지 프레임에 포함된 이미지에 대한 다양한 정보를 얻을 수 있습니다.

카메라 내부에서 프리프로세싱(Preprocessing)할 수 있다는 것은 시스템 인터페이스 또는 하드웨어에 영향을 주지 않는다는 장점이 있습니다. 나머지 시스템 부분으로 전달하기 전에 FPGA를 통해 센서에서 전달된 데이터를 라우팅하여 프리프로세싱(Preprocessing)을 수행할 수 있습니다. 시스템 설계 관점에서 변경되는 것은 바로 들어오는 데이터의 해석입니다. 많은 경우, 프리프로세싱(Preprocessing)은 컴퓨터에서 처리해야만 하는 작업을 제거할 수 있고 프로세싱 요구 사항을 줄이고 시스템 성능을 향상합니다.

이러한 혁신의 결과와 카메라 내부에서 이미지 데이터 디지털 특성의 결과로 디지털카메라가 아날로그 카메라보다 더 간단한 시스템 디자인을 제공합니다. 안정적으로 픽셀이 모든 프레임에 픽셀이 같은 점을 표현하도록 하여 디지털 카메라는 대부분 아날로그 카메라에서 필요한 디지타이저를 사용해야만 하는 교정을 하지 않아도 됩니다. 마찬가지로 디지털카메라는 하나의 위치(카메라)에서 화이트 밸런스 보정을 제공할 수 있지만, 아날로그 시스템은 보정을 카메라와 프레임 그래버 모두에서 해야만 합니다.

시스템 설계 및 설정

또한 디지털카메라를 사용하면 구성 옵션을 쉽게 구현할 수 있어 시스템 설계를 단순하게 할 수 있습니다. 머신비전 장비에서 아날로그 카메라의 해상도를 변경하려면 프레임 그래버의 타이밍을 변경해야 하고 디지타이저의 클록 속도를 변경해야 합니다. 또한, 아날로그 카메라의 해상도 제한으로 인해 추가 정보를 제공하지 않을 수 있는 픽셀을 더 생성하여 디지타이저 주파수를 변경해야 합니다. 반면, 디지털 시스템에서 해상도를 변경하는 경우 새로운 데이터 구조를 처리하는 컴퓨터에 알려주고 카메라의 소프트웨어 제어 기능을 변경하면 됩니다. 시스템은 즉시 새로운 카메라 해상도로 조정할 수 있습니다.

디지털 도입 비용 절감

새로운 비전 장비를 도입해야 하는 이유를 고객에게 설명할 수 있는 여러 장점이 있습니다. 그 중 하나는 카메라의 Frame rate로 설정된 검사 장비의 처리량을 향상할 수 있다는 것입니다. 컬러 검사 장비의 새로운 요구 사항 또한 새로운 카메라 시스템을 사용하여 빠르게 이동할 수 있습니다. 고장이 난 부품을 교체해야 하거나 검사에 할애되는 인원을 줄일 수도 있습니다. 거의 모든 비전 검사 장비들이 현재 디지털카메라 시스템을 기반으로 제작됩니다. 그 이유는 아날로그 카메라가 디지털카메라보다 동등하거나 더 나은 성능을 찾기 어렵기 때문입니다. 디지털카메라는 빠르게 아날로그 카메라를 대체할 것입니다.

디지털 검사의 또 다른 장점은 프리프로세싱(Preprocessing)을 미리 설정하여 카메라 기능을 보강할 수 있다는 것입니다. 프리프로세싱(Preprocessing)을 사용하면 비전 시스템에 다른 기능을 추가할 수 있는 여분의 능력을 얻을 수 있고 일부 이미지 작업을 컴퓨터가 아닌 카메라에서 먼저 수행할 수 있습니다. 새 PC 없이도 PC에서 수행되던 작업을 카메라에서 할 수 있어 고성능 PC를 사용하지 않아도 되므로 시스템 비용을 줄이거나 새로운 기능을 사용할 수 있습니다.

많은 옵션을 사용할 수 있고 유연성이 높으므로 디지털 검사는 의미가 있습니다. 적절한 카메라를 선택하면 머신비전 장비는 생산성을 높이고, 유지보수를 단순화할 수 있고 총 소유 비용을 낮출 수 있습니다.

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