무엇을 찾고 있습니까?
머신 비전 광학이란 무엇인가?
머신 비전 광학의 정의
머신 비전 광학은 기계에 의한 자동 육안 검사를 가능하게 하도록 설계 및 제작된 조명기, 렌즈, 미러, 프리즘과 같은 광학 및 광학 요소를 포함합니다. 거의 모든 산업 생산 제품은 육안 검사를 거치며, 이는 관심 대상 객체의 상태 또는 조건의 다양한 측면에 대한 검사로 구성됩니다.
검사된 요소의 예시는 다음과 같습니다:
- 형상, 크기, 치수 안정성
- 공간에서의 정확한 위치 및 방향
- 색상 및 외관과 같은 광학적 특성
- 결함의 유무
- 예상되는 부품의 유무 (예: 회로 기판 어셈블리에서)
머신 비전 광학에 대한 자세한 내용은 참고 문헌 [1]을 참조하십시오.
목차
머신 비전 광학은 어떻게 작동하며 어떤 문제를 해결합니까?
조명, 렌즈 및 센서를 사용하여 머신 비전 광학은 컴퓨터가 수행하는 작업과 관련된 정보를 캡처합니다. 이는 암 감지, 종양 부피 추정, 과일을 다른 등급으로 분류, 생산 라인에서 합격/불합격 검사, 작물 숙성도 판별 등 훨씬 더 다양한 기능을 가지고 있습니다.
또한 산업 검사에서는 머신 비전을 사용하여 테스트 대상의 특정 크기와 치수를 측정하여 제품 품질을 확인합니다. 이는 각 부품을 수동으로 측정할 필요성을 없애주며, 이는 대량 생산 환경에서 특히 시간이 많이 소요됩니다.
그림 1. 의약품 공장의 로봇 비전 센서 카메라 시스템
머신 비전 광학은 어떤 산업 및 애플리케이션에 적합할까요?
머신 비전과 자동 검사 제공은 광범위한 산업, 요구 사항 및 애플리케이션을 지원할 수 있으므로, 시장에 제품을 생산하고 공급하는 거의 모든 제조업체는 제품 품질의 육안 검사로부터 이점을 얻을 수 있습니다.
재활용 센터는 분광법을 사용하여 플라스틱을 종류별로 분류하고 각 종류를 다른 용기에 수집합니다.
농업 공급망은 예를 들어 머신 비전을 사용하여 컨베이어 벨트에서 이동하는 연한 녹색 상추 품종을 짙은 녹색 품종과 분류할 수 있으며, 이후 별도로 포장됩니다.
의료 유통, 제약, 자동차 하드웨어 및 전기 공급, 가전제품 대량 생산, 항공, 항공 전자 공학 및 이를 지원하는 공급망과 같은 산업은 생산 검사 작업에 머신 비전을 사용합니다.
그림 2. 식품 공장의 스시 산업 생산 라인 컨베이어 벨트용 바코드 머신 비전 기술
머신 비전용 광학 시스템을 어떻게 개발하고 모델링합니까?
머신 비전용 광학 시스템을 개발하고 모델링하려면, 첫 번째 단계는 이미징 시스템에 사용되는 특정 초점면과 특정 감도에 대한 요구 사항을 정의하는 것입니다. 이는 광원 선택, 필요 전력 및 수집 효율을 포함한 조명 시스템 설계에 영향을 미칩니다. 특히, 검사 대상 표면의 반사율(얼마나 많은 빛이 이미징 경로로 들어가는지)은 조명 요구 사항에 직접적인 영향을 미칩니다.
이미징 시스템 측면에서 주요 요소는 다음과 같습니다.
- 검사 대상 부품에서 해상되어야 할 특징 크기
- 해상도, 초점 심도 및 신호 레벨에 필요한 개구수
- 검사 대상 부품과 렌즈 사이의 작동 거리
- 이미지화될 검사 대상 부품의 영역 (시야)
- 객체의 편광 특성
또한, 시스템 성능의 보다 일반적인 측면을 다루는 시스템 수준의 측정 기준이 있을 수 있습니다. 예를 들어:
- 고속 카메라 기능 및 노출 요구 사항을 포함한 높은 신호 대 잡음비 요구 사항
- 허용 가능한 왜곡을 가진 부품의 하이퍼센트릭 이미징과 테스트 대상 장치의 측벽에 대한 넓은 시야각은 고유한 조명 요구 사항을 생성할 수 있습니다.
- 매우 크거나(또는 좁은) 부품 스케일에 대한 고유한 요구 사항
- 픽셀 피치 및 주광선 각도 제한과 같은 검출기 어레이 특성 (텔레센트리시티의 한 가지 입력)
- 초점 변화가 객체 크기를 변경하지 않도록 하는 텔레센트리시티 요구 사항
- 스펙트럼 범위, 샘플 파장 및 파장 가중치
- 배율
- 허용 가능한 왜곡
- 엔벨로프 제약
- 중량 제약
- 생산 수량
- 비용 목표
머신 비전 시스템은 이미지 신호 처리(ISP)를 사용하여 육안 검사를 수행합니다. ISP 루틴에 대한 설계 고려 사항은 다음과 같습니다.
- 식별할 객체에 대한 사전 지식. 이는 특정 객체 앙상블에 대해 감지 알고리즘이 최적화되도록 시스템을 설계하고 훈련하는 데 유용합니다.
- 해상도 및 시야(field of view)와 같은 이미징 시스템 특성, 그리고 픽셀 어레이 크기 및 픽셀 크기를 포함한 이미지 센서 특성에 대한 지식
- 장면의 조명 조건
- 에지 감지 및 분할과 같은 이미지 처리 기술
- 객체 또는 특징 감지 방법
전체 시스템의 경우, 다른 질문에는 전체 엔벨로프와 비용이 포함됩니다.
이미지 처리 방법이 시스템 성능을 어떻게 수정하거나 개선할 수 있는지 인지하면서, 작업과 관련된 가능한 한 많은 정보를 캡처하는 광학 시스템을 설계하는 것이 중요합니다. 설계 매개변수에는 구조화된 조명, 광원의 일관성, 반사율, 흡수, 산란, 스펙트럼 응답, 위상 대비, 편광 특성, 방사 측정 등이 포함될 수 있습니다.
머신 비전 시스템 개발을 지원하기 위해 키사이트는 조명 설계를 위한 LightTools, 광학 시스템 설계를 위한 CODE V, 그리고 렌즈 시스템, 검출기 특성 및 이미지 신호 처리 방법을 포함한 시스템의 엔드투엔드 모델을 제공하는 플랫폼으로 ImSym을 제공합니다.
머신 비전 시스템 개발 도구 확보
조명 설계 도구, 광학 시스템 설계 도구, 그리고 전체 시스템의 완전한 모델을 제공하는 플랫폼을 포함하여 성공에 필요한 모든 도구를 사용하여 머신 비전 시스템을 효율적이고 정확하게 생성하십시오.
참고 자료
[1] "머신 비전: 자동 육안 검사: 이론, 실제 및 응용", Beyerer, Puente Leon, Frese, Springer Verlag, 2016.
관련 블로그 살펴보기
어떤 도움을 드릴까요?