머신비전의 마법사 Opto Engineering
사람의 눈이 앞만 볼 수 있다고 해서 카메라도 정면만을 촬영해야 하는 것일까? Opto Engineering은 그렇게 생각하지 않았다. 이들의 주력 제품군인 하나의 눈으로 사방을 모두 보는 ‘360도 뷰렌즈’는 앞만 봐야한다는 고정관념을 깨고 개발된 제품 중 하나다. 뿐만 아니라 독특하면서도 고도의 기술이 결합된 Opto Engineering은 미분화된 제품들은 정밀화되는 광학 산업계의 화제를 모으며 호의적인 반응을 이끌어내고 있다.
글│이용준 기자(yong@visionsystem.kr)
Q... 귀사에 대한 소개를 부탁드립니다.
2002년 설립된 Opto Engineering은 머신비전 산업을 위한 광학 시스템을 설계 및 제조하고 있습니다. 연구, 개발, 비즈니스 프로세스, 서비스 등 여러 측면에서 꾸준히 혁신을 추구하며 특히 뛰어난 퍼포먼스로 광학 산업계의 인정을 받아 왔습니다.
특히 타사 제품과 달리 두꺼운 물체의 촬영을 위한 추가 Telecentricity가 지원되며 정밀한 측정을 위한 초 저왜곡도, 저화소 카메라를 위한 최상의 해상도, 큰 물체의 촬영을 위한 넓은 피사계심도 등을 실현한 광학 제품을 공급하고 있습니다.
Q... 최근 비전 시스템의 흐름을 어떻게 보고 계십니까?
머신비전 산업은 여러 고객들의 다양한 요구사항들이 산재한 매우 광범위한 세계입니다. 사상 최대 실적을 거듭하고 있는 시장은 지속적으로 고기능화가 이뤄지고 대응 범위는 점점 넓어지고 있습니다.
사실상 고성장 시대는 끝났다는 분석도 있지만 안팎으로 추산했을 때 치열한 경쟁으로 주춤하는 모양새일 뿐 성장세는 지속될 것입니다.
Q... 넓어지는 시장에 대응하는 Opto Engineering의 전략은 무엇입니까?
전방위적 요구에 대응하는 방법으로 역설적 방법을 선택했습니다. 넓어진 요구를 모두 수렴하는 것이 아니라 미분화된 제품 전문화의 명확한 트렌드를 내다본 것입니다. 게다가 차별화된 비전 시스템을 구분 짓는 잣대인 정확성과 반복성을 획득하기 위해서는 특수 광학계가 필요하다는 것을 인식했습니다.
예를 들어, 최근 잘 설계된 측정 시스템으로 화제를 모았던 Telecentric 렌즈의 라인업을 강화하기 위해서는 이들을 통합할 필요가 있었습니다. 일반 Entocentric 렌즈는 여러 애플리케이션을 만족시킬 수 있지만 특수화되기는 불가능했기 때문입니다. Telecentric 렌즈를 통합한 특수한 제품군은 보다 높아진 정확도와 반복성은 물론 이전 대비 합리적인 가격을 이끌어낼 수 있었습니다.
Q... 특화된 Opto Engineering의 모습은 어떤 것들이 있습니까?
Opto Engineering은 다양한 제품을 가지고 있으나, 각 제품이 용도별로 섬세하게 초점을 맞추고 있습니다. 또한 모든 렌즈는 독일 테스트 프로세스 TU¨V Rheinland에 의해 검증받은 것입니다. Opto Engineering 렌즈는 두꺼운 물체의 촬영을 위해 추가 Telecentricity가 지원돼 초 저왜곡도로 정밀 측정이 가능합니다.
저화소 카메라를 위한 적합한 해상도를 구성할 수 있고 큰 물체의 촬영을 위한 넓은 피사계심도, 미리 셋팅된 뒤 초점거리와 동작거리, 산업환경에 최적화된 디자인 등으로 차별화된 Opto Engineering만의 시스템을 선보입니다.
예를 들어 360°보기 광학 제품군은 음료산업 등에 독특하고 스마트한 솔루션을 제공해 시스템 통합을 월등히 유리하도록 만들었습니다. 카메라 렌즈는 전방만을 바라볼 수 있기 때문에 촬영 시 시야에 제한을 받을 수밖에 없습니다. 여러 각도의 이미지가 필요하면 그 만큼 카메라 수도 늘려야하는 것입니다. 따라서 모든 측면을 최소의 카메라로 촬영하는 기술은 비전업계에서 요구되는 기술 중 하나였습니다.
Opto Engineering이 개발한 360°보기 광학 제품군은 원 뷰로 모든 각도를 볼 수 있습니다. 단 한번의 카메라샷으로 탑 뷰와 사이드 뷰 촬영뿐만 아니라 구멍이 있는 물체의 바텀 뷰와 인사이드 뷰 촬영 또한 동시에 가능한 360° 뷰렌즈입니다. 이러한 특수 광학기기들은 Opto Engineering이 특허로 출원한 제품들로 제품 자체 상품명이 등록상표이며 특수 광학기술의 수요는 식음료, 제약, 자동차 산업 등에 이르기까지 확산되고 있습니다.
Q... 주요 제품들의 특징을 조금 더 설명해 주시겠습니까?
주력 제품인 Bi-Telecentric군은 높은 정확도와 반복성으로 이미지를 획득할 수 있으므로 사실상 왜곡을 거의 모두 없앨 수 있습니다. 또한 머신비전 시스템에서 Opto Engineering의 여러 제품들을 쉽게 통합될 수 있도록 각각 액세서리(조명 장치 및 필터 클램프 등)풀세트가 지원됩니다.
Bi-Telecentric 시스템이 적용된 TC 렌즈들은 광학성능 인증 테스트를 거쳐 보고서와 함께 제공됩니다. TC 시리즈 제품들은 시스템 성능과 재현성 측면에서 고정밀도를 요구하는 공학 분야에 적용 가능합니다. 예를 들어, 2012년 유전자 연구로 노벨 의학상을 받은 Shinya Yamanaka가 TC 렌즈를 연구에서 사용한 바 있습니다.
Q... Opto Engineering의 향후 계획은 어떤 것이 있습니까?
우리는 언제나 기존 제품의 업그레이드를 고심하며 항상 새로운 제품 개발을 염두에 둡니다. 아직 공식적인 발표를 하지 않았지만 완전히 새로운 개념의 Telecentric LED 조명장치인 LTC/LHP 시리즈를 곧 출시할 것입니다. 이 시리즈는 Telecentric 기반 측정 시스템의 정밀도, 피사계 심도 및 출력 안정성을 강화하는데 사용될 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.
Opto Engineering 제품군 소개
무한 Flexibility, 하나의 제품으로 멀티 광학배율
고정배율의 Telecentric 렌즈는 정확한 측정에는 용이하지만 비교적 큰 물체와 디테일을 요구하는 촬영에는 적합하지 않다. 또한 다양한 사이즈(예 : 볼트 세트)의 대상을 정밀 측정할 경우는 물체의 크기에 맞춰 두 개 혹은 그 이상의 고정배율렌즈가 필요하게 된다. 표준 줌 렌즈가 좋은 대안이 될 수도 있지만 이 또한 정밀도와 반복성에 있어 평범한 결과를 보여준다. 사진 렌즈와 같은 무한 공액 렌즈는 정밀, 반복성에서 좋은 결과를 보여주더라도 가까운 물체를 촬영할 때는 제기능을 발휘할 수 없다.
Opto Engineering의 Multi Mag는 이런 모든 제약들을 극복하기 위해 설계됐다. Multi Mag 광학은 복잡한 구조의 부품을 세밀하게 촬영할 때 적합한 솔루션으로 여러 광학배율이 요구되는 비접촉 머신비전 환경에서 유연한 대처가 가능한 기술이다.
정확한 3차원 재구성을 위한 틸팅렌즈와 프로젝터
대다수 3차원 측량기구들은 구조광을 샘플 위에 비출 때 위에서 아래로, 정확한 각도로 비출 것을 요구한다. 만약 빛이 기울어져 조사될 경우는 초점이 화각 중앙에서 가까운 작은 영역에서만 유지되며 나머지의 이미지 부분은 초점이 흐려지게 돼 결국 3D 계측 결과를 부정확하게 만드는 원인이 된다. 이 때 패턴화된 빛을 틸팅함으로써 빛이 샘플의 모든 표면에 균등하고 적합하게 조사되고 있는지 확인하는 과정이 필수로 요구된다. Opto Engineering의 3D 패턴 프로젝터는 3D 프로파일링 및 복잡한 구조물, 기울어진 면을 가진 물체 계측을 위해 특수한 디자인으로 제작돼 균등한 조사를 실현했다.
Opto Engineering의 3D 렌즈와 프로젝터는 초정밀 틸팅 메커니즘을 통해 샤임플로그(Scheimpflug) 조건을 구현함으로써 모든 화각에서 완벽한 초점의 이미징이 가능하다. 샤임플로그 척도는 이미지 면과 평행하지 않은 물체를 촬영 시 얼마나 완벽하게 초점이 맞춰지는지에 달려있다. 샤임플러그 어댑터 틸팅은 화각 내 초점을 보다 정확하게 맞춰 정밀한 3차원 계측이 가능하다.
3D 프로젝터는 C-마운트 렌즈와 호환 가능하며 Bi-Telecentric 렌즈와 같이 사용될 때 최상을 결과물을 얻을 수 있다. 또한 비왜곡 마크로 렌즈와도 높은 호환성을 발휘한다. 이 프로젝터는 품질관리, 식품 및 패키징 검수, 리버스엔지니어링, 전자부품 등의 다차원 측정과 같은 분야에 적용돼 있다.
최대 1.2″의 대형 이미지 센서를 위한 Bi-Telecentric 렌즈
TC2M과 TC4M 렌즈는 2/3″ 이상의 이미지 센서를 위해 디자인된 Bi-Telecentric 렌즈다. TC2M 렌즈는 최대 1″(대각선 16㎜) 크기의 센서까지 커버할 수 있고 TC4M 렌즈는 대각선 길이 21.5㎜까지 대응할 수 있으므로 1.2″ 이미지에 적합하다. 모든 렌즈는 C-마운트 및 F-마운트 버전이 지원된다.
하나의 카메라로 360° 촬영이 모두 가능한 Catadioptric 렌즈
Catadioptric 시스템을 통해 캡처된 대상의 외벽 이미지는 카메라 센서의 단변 범위 안에 환형으로 기록된다. 물체의 탑 뷰 이미지는 이미지 센서 중심에서 다이렉트로 기록된다. 따라서 사이드 뷰와 탑 뷰 모두 동시에 완벽한 초점을 찾아낼 수 있다.
PCCD 시리즈는 작은 물체의 360° 사이드 뷰 촬영을 위해 Opto Engineering이 독점적으로 개발한 Catadioptric 시스템 렌즈다. 이 혁신적 광학 설계기술은 직경이 7㎜밖에 되지 않는 작은 물체의 촬영도 가능하게 만들었다. 물체의 측면은 Catadioptric 시스템으로 촬영되며 윗면은 이미지 센서의 중심에서 곧바로 촬영된다. 물체의 측면은 최대 45°에 달하는 넓은 앵글까지 촬영할 수 있으며 이는 보다 편리한 각도에서 복잡한 형태의 물체를 관찰할 수 있게 만든다.
PCCD 렌즈의 컴팩트한 사이즈와 고해상도 성능은 의약품 용기, 플라스틱 캡, 예비 성형체, 병목, 볼트 등에 적합하게 사용된다. 시리즈는 1/2″, 1/3″, 2/3″ 이미지 센서와 호환된다.
● 작은 물체의 360° 촬영
● 직경 7.5㎜까지 촬영 가능
● 물체의 사이드 뷰 앵글이 45°까지 가능
● 렌즈의 운반과 모든 시스템 장착이 용이
● RGB 카메라 사용과 색상검사 기능
12K, 16K 픽셀 라인 스캔 카메라를 위한 마크로 렌즈
MC12K 시리즈는 근접촬영 시 62㎜ 크기의 라인 디텍터와 호환되도록 디자인된 라인 스캔 카메라 렌즈군이다. 사진 렌즈와 같이 초점면이 무한을 향해 있는 렌즈는 근거리 관측을 실행하지 못 하기 때문에 라인 디텍터와의 호환이 매우 중요하다. MC12K 시리즈는 태양전지나 인쇄물 검수 또는 빠른 속도로 제품을 분류하는 것과 같은 산업환경을 위해 맞춤 설계됐다. 표준 M72×0.75 마운트 외에도 추가비용 없이 모든 카메라 마운트를 장착할 수 있다.
● 저왜곡의 높은 정확도와 안정성으로 측정 수행
● 최대 62.4㎜, 대형 디텍터에 최적
● 마크로 디자인으로 독창적 광학 퍼포먼스 달성
샤임플러그 조정이 가능한 마크로 렌즈
MCSM1-01X는 광학축과 수직으로 만나지 않은 피사체의 3차원 계측 이미징을 위해 특수하게 디자인된 마크로 렌즈다. 정밀한 빌트 인 조정 메커니즘은 정확한 샤임플러그 조건의 성립과 틸트된 평면을 완벽한 초점으로 촬영하도록 만들며 광범위한 배율과 화각을 제공한다. MCSM1-01X 렌즈는 고정밀 3D 이미징 시스템을 구축하기 위해 모든 구조광과 호환되며 샤임플러그 틸팅이 이미지 센서면의 수평축에서 이뤄지므로 렌즈가 큰 각도로 틸트됐을 때에도 영상의 선예도가 유지된다. 틸트 마운트는 모든 C-마운트 카메라와 호환된다.
● 모든 틸트된 평면에서 이미지 초점 유지 가능
● 뒤초점거리에 의해 모든 C-마운트 카메라와 호환
● 넓은 범위의 배율과 화각을 지원
2D/3D 비전 솔루션 공급업체 싸이로드
10년 이상의 자체적인 3D 제품 개발을 통한 실무 노하우를 바탕으로 비전 시스템 개발에 필요한 기술 컨설팅과 하드웨어 및 소프트웨어를 포함한 통합 솔루션을 제공하는 싸이로드는 국내 머신비전을 이끌어 가고 있다고 해도 과언이 아니다. 지난 2000년 고감도 X-ray 의료영상장치 개발을 통해 비전 분야에 첫 발을 내딛은 싸이로드는 꾸준하게 새로운 기술을 선보이며 머신비전 업계에서 발군의 신뢰와 실적을 보여주고 있는 것이다. 위에 소개된 Opto-Engineering의 제품들은 싸이로드를 통해 만나볼 수 있다.
