주요 요점
- 라인 스캔 기술은 움직이는 웹과 회전하는 물체를 검사하기 위해 한 번에 한 줄의 픽셀을 이미지에 구축합니다.
- 영역 스캔 카메라는 단일 노출로 완전한 2차원 프레임을 캡처합니다.
- 올바른 센서 유형을 선택하는 것은 컨베이어 속도와 검사 중인 물체의 모양에 전적으로 좌우됩니다.
잘못된 카메라 선택의 함정
머신 비전에서 잘못된 이미지 획득 방법을 선택하는 것은 일상적인 통근을 위해 스쿨 버스를 운전하는 것과 약간 비슷합니다. 결국에는 목적지에 도달하게 되지만, 시간이 더 오래 걸리고 비용이 더 많이 들며 프로세스 전반에 걸쳐 불만을 야기할 것입니다.
라인 스캔 및 영역 스캔 카메라는 동일한 범용 기능을 제공하여 이미지 캡처하여 시각적 작업을 자동화하지만 프로세스와 방법은 완전히 다릅니다.
라인 스캔 카메라란 무엇이며 주요 용도는 무엇입니까?
라인 스캔 카메라는 한 줄의 픽셀을 캡처합니다. 물체가 센서를 지나갈 때 카메라는 한 번에 한 줄씩 픽셀씩 이미지를 빌드하기 위해 반복적으로 트리거하여 이러한 행을 함께 스티칭하여 원활한 이미지를 형성합니다. 최신 라인 스캔 이미저는 라인당 500~8,000픽셀 범위이며 초당 최대 67,000라인에 달하는 속도입니다.
라인 스캔이 뛰어난 애플리케이션:
- 연속 웹 자료: 종이, 필름, 호일, 직물 및 부직포
- 원통형 표면: 카메라가 표면을 효과적으로 "포장 해제"하는 캔, 파이프 및 롤러
- 대형 평면 물체: 단일 영역 스캔 시야각보다 넓은 태양광 패널, 유리판, 금속판 및 PCB
- 고속 생산: 초당 2미터를 초과하는 속도로 작동하는 라인으로, 영역 스캔에 비실용적인 스트로브 조명이 필요함
라인 스캔 카메라는 픽셀의 한 줄을 캡처하고 스티칭하여 매끄러운 이미지를 형성합니다.
영역 스캔 카메라는 단일 스냅샷에서 장면을 캡처합니다.
영역 스캔 카메라란 무엇이며 언제 성공합니까?
영역 스캔 카메라는 단일 노출로 이미지를 캡처합니다. 따라서 로봇 유도 및 일반 머신 비전 애플리케이션뿐만 아니라 개별 부품 또는 개별 구성 요소를 검사하는 데 가장 일반적이고 유연한 선택입니다.
센서에는 픽셀의 직사각형 배열이 포함되어 있습니다. 단일 스냅샷에서 카메라는 전체 장면을 기록합니다. 글로벌 셔터 센서는 모든 픽셀을 동시에 노출하여 왜곡 없이 모션을 정지시킵니다. 이러한 단순성은 영역 스캔이 대부분의 머신 비전 설치의 기본값으로 남아 있는 이유를 설명합니다.
영역 스캔 카메라 애플리케이션은 다음과 같습니다.
- 개별 부품에 대한 결함 감지: 모션 동기화 없이 개별적으로 캡처된 각 부품
- 로봇 빈 피킹: 3D 부품 위치 및 방향 위한 단일 샷 이미징
- 여러 관심 영역이 있는 검사: 카메라를 움직이지 않고 여러 결함 검사를 위해 하나의 이미지를 분할
- 저속 또는 스톱 앤 고 라인: 엔코더 요구 사항 없이 더욱 간편해진 통합
영역 스캔과 라인 스캔 비교: 기능 및 애플리케이션 비교
라인 스캔 카메라는 연속 물체를 측정할 때 영역 스캔 센서보다 20~30배 더 빠른 검사 속도를 제공합니다. 그러나, 영역 스캔 카메라는 개별 부품과 보다 간단하게 통합 수 있으며 더 작은 시야를 검사할 때 매우 높은 프레임 속도를 달성할 수 있습니다.
| 영역 스캔 카메라 | 라인 스캔 카메라 | |
|---|---|---|
| 포획 방법 | 직사각형 센서 어레이의 단일 노출 | 단일 픽셀 행의 순차적 캡처 |
| 이미지 구성 | 하나의 스냅샷에 이미지 | 연속 행에서 스티칭된 이미지 |
| 최대 실용 해상도 | 프레임당 20~65메가픽셀 | 라인당 4,096~16,384+ 픽셀(무한 길이) |
| 평균 속도 | 초당 30~500프레임(전체 프레임) | 초당 20,000~67,000줄 |
| 모션 요구 사항 | 정적 또는 중간 속도 물체 | 지속적인 상대적 움직임(카메라 또는 물체) |
| 동기화 | 트리거 입력(외부 또는 내부) | 속도 매칭을 위한 인코더 피드백 |
| 통합 복잡성 | 하단 – 표준 렌즈, 조명, 장착 | 더 높음 – 정밀한 모션 제어 및 선형 조명 필요 |
| 최고의 애플리케이션 유형 | 개별 부품, 유무, 어셈블리 검사, 빈 피킹, 여러 관심 영역 | 웹 검사, 원통형 표면, 고속 연속 라인 |
4가지 중요한 실수 엔지니어가
모션 블러, 인코더 불일치 및 조명 오류는 라인 또는 영역 스캔 카메라를 지정할 때 가장 일반적이고 비용이 많이 드는 세 가지 실수입니다. 각 실수는 적절한 애플리케이션 분석 통해 예측 가능하고 예방할 수 있습니다.
| 왜 그런가 | 예방 | |
|---|---|---|
| 영역 스캔 시 모션 블러 | 빠른 셔터가 웹을 2미터/초 이상 빠르게 멈출 수 있다고 가정 | 2m/s를 초과하는 속도에는 라인 스캔 시스템 사용 |
| 인코더가 라인 스캔에서 일치하지 않음 | 엔코더 펄스와 카메라 라인 속도 간의 부적절한 보정으로 인해 영상이 늘어나거나 압축됨 | 생산 전 테스트 패턴으로 엔코더 분해능 및 펄스 타이밍 검증 |
| 영역 스캔용 선형 조명, 라인 스캔용 링 조명 | 한 카메라 유형에 맞게 설계된 조명 지오메트리 사용 | 라인 스캔에는 균일한 라인 조명을 사용하고, 영역 스캔에는 링 조명 또는 돔 조명을 사용합니다. |
| 처리 과부하 | 고해상도 라인 스캔 시스템의 데이터 속도 과소평가 | 대역폭 요구 사항을 조기에 계산하고 적절한 인터페이스 지정(GigE Vision, CoaXPress, 카메라 링크 HS) |
라인 스캔 시스템은 일반적으로 인코더를 통해 카메라 라인 속도와 컨베이어 속도 간의 정밀한 동기화가 필요합니다. 라인 속도에 맞추지 않고 속도가 변경되면 이미지가 압축되거나 늘어나 측정값이 왜곡됩니다.
전문가 인사이트: Jon Dizer, 선임 고객 영업 엔지니어
문: 사람들이 간과하는 라인 스캔 시스템 설정의 일반적인 측면은 무엇입니까?
A: “부품 방향은 물론입니다. 부품이 카메라에 도달할 때까지 올바른 위치에 있지 않으면 라인에 더 많은 문제가 발생할 수 있습니다. 대부분의 제조업체는 라인 속도를 늦추거나 처리량을 줄이지 않고 부품을 회전하는 시스템을 갖추고 있지 않습니다. "이러한 시스템은 존재하지만, 기존 라인에 맞추기 어려운 경우가 많습니다."""
AI가 카메라 선택 방정식을 변경하는 방법
AI는 부품 외관, 조명 및 결함 표현의 유기적 변화를 처리하여 각 카메라 유형을 적절한 애플리케이션 영역 내에서 더 잘 수행할 수 있도록 합니다.
기존의 규칙 기반 비전 시스템 가능한 모든 결함 변화에 대해 명시적인 프로그래밍이 필요합니다. Edge AI 및 Advanced AI를 포함한 AI 도구는 예시 이미지에서 학습하여 결함을 찾습니다. AI 기반 카메라는 기존 시스템보다 부품 배치 및 외관에 더 많은 변화를 허용할 수 있기 때문에 이는 카메라 선택에 중요합니다.
전문가 인사이트: Jon Dizer, 선임 고객 영업 엔지니어
문: AI 시스템을 구현하기 전에 어떤 점을 고려해야 합니까? 이 기술이 장기 운영에 어떤 영향을 미칠까요?
A: “AI 도구는 머신 비전의 기능을 향상하지만 이미지 획득을 대체할 수는 없습니다. 작동 거리, 조명 또는 배경 색상을 약간 변경하더라도 이미지 크게 다른 경우 전체 재프로그래밍이 필요할 수 있습니다. 또한 이러한 시스템을 검증하는 방법, AI 모델에 영향을 주지 않고 보정 절차를 조정하는 방법, 툴링 또는 컨베이어 벨트의 색상이 변하는지에 대한 더 많은 질문을 받고 있습니다.”
“라인 스캔 시스템이 빨라짐에 따라, 기업들은 이전에 제조 병목 현상을 일으켰을 고급 AI 비전 툴 사용할 수 있게 될 것입니다. "In-Sight 3900의 세그먼트 툴이 훨씬 더 실행 가능한 옵션이 되었으며, 이제는 최신 라인 속도를 따라잡을 수 있을 만큼 충분히 빠르게 실행할 수 있습니다."""
전문가 인사이트: Jon Dizer, 선임 고객 영업 엔지니어
문: 영역 스캔 카메라는 이미지 획득 속도가 빨라지고 있습니다. 두 기술의 응용 분야를 어떻게 바꿀 것입니까?
A: 영역 스캔 카메라는 점점 더 빠르고 빨라져 더 높은 라인 속도로 작동할 수 있으며 해결할 수 있는 애플리케이션 수를 확장하고 기존 라인 스캔과 영역 스캔 구분을 흐리게 합니다. 그러나 라인 스캔 시스템은 배터리, 병, 바이알 및 라벨과 같은 원통형의 반짝이는 대상에 대한 검사와 관련하여 여전히 필수입니다.”
영역 및 라인 스캔의 미래: 더 적은 PC, 더 많은 이미징 방법
머신 비전은 점점 더 보편화되고 있습니다. 고급 이미징 방법, AI 및 이미지 센서는 실험실에서 제조 환경으로 점차 이동하여 머신 비전의 검사 용량과 기능을 확장합니다.
- 단파장 적외선(SWIR) 센서는 훨씬 더 넓은 범위에서 빛을 감지하여 가스, 연무 및 먼지를 명확하게 통과할 수 있습니다. SWIR은 또한 특정 재료를 관통할 수 있어 포장된 후에도 제품 검사 수행할 수 있습니다.
- 엣지 AI 처리는 더 일상적이 될 것입니다. 초기 라인 스캔 시스템은 방대한 양의 이미지 데이터와 PC가 해당 데이터를 처리해야 했습니다. 최신 시스템은 엣지 AI를 사용하여 데이터를 계산하고 하드웨어와 소프트웨어 발전 사이에서 엣지 AI는 더 부담없는 가격해질 것입니다. 이러한 추세는 엣지 AI가 PC 기반 머신 비전을 해결하고 점진적으로 흡수할 수 있는 애플리케이션을 확대할 것입니다.
- 3D 프로파일링 및 고프레임률 영역 스캔은 기존의 라인 대 영역 구분을 흐리게 하여 라인 스캔이 대형 구성 요소를 처리하고 영역 스캔이 연속 웹을 처리할 수 있도록 합니다. 영역 스캔 머신 비전 시스템는 고급 이미징 센서가 있기 때문에 더 높은 프레임 속도로 정보를 처리하여 라인 스캔 시스템을 효과적으로 에뮬레이션할 수 있습니다.
제조 엔지니어는 엣지 배포를 위한 AI 모델 훈련, 다중 스펙트럼 데이터 해석, 고대역폭 인터페이스 사양(예: CoaXPress-over-Fiber), 라인, 영역 및 3D 이미징의 하이브리드 통합 포함한 새로운 기술이 필요합니다.
영역 스캔 및 라인 스캔: 어떻게 선택합니까?
- 연속 고속 동작? 연속 제품 흐름으로 라인이 초당 약 2미터 이상 빠르게 실행되는 경우 라인 스캔이 거의 항상 답입니다.
- 길거나 연속적인 물체 치수? 웹, 파이프, 레일 또는 롤 투 롤 재료를 검사하는 경우 라인 스캔은 영역 스캔에 스티칭이 필요한 무한한 길이를 원활하게 처리합니다.
- 고해상도의 넓은 시야각(FOV) 라인 라인 스캔은 행당 픽셀 수를 증가시켜 모든 너비에서 해상도를 유지합니다. 영역 스캔 해상도는 센서 크기에 따라 고정됩니다.
- 중간 속도의 개별 부품? 영역 스캔은 대부분의 개별 부품 검사 애플리케이션에 더 간단한 통합, 더 낮은 비용 및 더 쉬운 배포를 제공합니다.
전문가 인사이트: Jon Dizer, 선임 고객 영업 엔지니어
"""거의 FOV가 넓을 때마다 사용자는 라인 스캔 카메라와 동일한 해상도를 얻는 데 필요한 영역 스캔 카메라의 양을 과소평가합니다." 라인 스캔 카메라 물론, 일반적으로 특정 방법을 사용해야 하는 애플리케이션별 이유가 있지만, 해상도 측면에서는 엄밀히 말해서 찾아야 하는 최소 결함 크기입니다. 수학은 거의 항상 대규모 FOV 검사를 위해 라인 스캔을 사용하는 것을 가리킵니다.”
영상 획득을 위한 최선의 방법을 결정하는 것은 머신 비전 시스템 선택하는 초기 단계입니다. 최초의 머신 비전 시스템 구현하든 기존 검사 라인을 확장하든 신뢰할 수 있는 머신 비전 시스템 공급업체가 프로세스를 안내해 드릴 수 있습니다.