비용 절감을 위한 맞춤형 비전 시스템의 핵심 요소
EPIC Vision Systems
맞춤형 비전 시스템의 이점
비전 시스템의 비용을 계산할 때 제일 먼저 카메라 가격에 대해 물어볼 수 있다. 그러나 이것은 적절한 비전 시스템 통합의 차원에서 큰 의미가 없다. 숙련된 비전 시스템 통합자와 상담하면 자본 효율을 높이고 합격/불합격률을 향상시키는 비전 시스템을 구현하는 데 드는 전체 비용을 이해할 때 도움이 된다.
즉시 사용할 수 있는 비전 시스템은 바뀔 수 있으며 신뢰할 수 없는 합격/불합격 데이터를 생성할 수 있다. 카메라 키트는 저렴한 솔루션이지만 대가를 지불한다. 이러한 비전 시스템은 신속한 교정이 이루어지지 않아서, 좋은 제품을 폐기할 위험에 처하게 된다. 이와 같은 시스템과 관련된 지속적인 현장 서비스 유지보수는 고객의 장기간 비용 상승으로 이어질 것이다.
맞춤형 엔지니어링 설계와 견고한 제작 기술로 비전 시스템 제공 업체를 찾는 것은 모든 프로젝트의 미래에 생길 수 있는 문제를 줄이기 위한 중요한 첫 번째 단계다. 신뢰할 수 있는 공급자의 시스템은 효율적이며, 설치 후 운용비용을 절감할 수 있다. 현장 유지 방법은 먼저 비전 시스템 통합자와 상의함으로써 합격/불합격률의 유효성을 확신하고 제품 품질을 향상시키며, 불필요한 지출을 막을 수 있다. 다음은 맞춤형 비전 시스템의 비용에 영향을 줄 수 있는 요소다.
머신비전 비용 요소
- 검사 속도
제품을 검사하는 속도는 어떻게 되는가? 일반적으로 빠른 비전 검사 시스템은 느린 버전보다 비용이 많이 든다. 특히 이 비용 요소는 두 가지 방법으로 검사할 수 있다.
A. 부품 비율: 분당 몇 개의 부품(PPM, Parts Per Minute)을 검사하고 있는가? 200PPM은 간단한 검사로서 표준 카메라 장비와 프로그래밍으로 충분하다. 400~600PPM으로 부품을 검사하는 시스템은 처리 속도가 빠른 고급 카메라가 필요하기 때문에 자본 비용이 높아진다. EPIC은 1,000PPM 이상의 부품 비율로 검사하는 여러 주문형 머신비전 시스템을 설계하고 제작했다.
B. 부품 속도: 부품이 카메라 앞에서 얼마나 빠르게 움직이는가? 부품이 합리적인 속도로 카메라를 통과하면 표준 카메라와 조명 장비를 사용할 수 있다. 부품이 빠르게 움직이는 경우(예: 시속 100마일) 검사를 수행하려면 더 밝은 조명, 프레임을 버퍼링 없이 각 검사를 완료하는 데 더 많은 초당 프레임 수(FPS, Frames Per Second)와 강력한 프로세서를 기록할 수 있는 카메라가 필요하다. 부품 속도가 빠르면 자본 비용이 높아진다.
- 부품 컨트롤
비전 시스템을 제대로 검사하려면 카메라에 반복적으로 부품을 제공해야 한다. 카메라에 부품이 통과할 때마다 부품이 같은 위치에 똑같은 방향으로 배치되지 않으면 별도의 메커니즘(part orienter, unscrambler, feeder bowl, etc)을 구현해야 하며 이는 추가 비용이 발생한다. 제조 공정이 이미 반복적인 방식으로 부품을 제공한다면 이 추가 비용이 발생할 필요가 없다.
- 검사 환경
많은 비전 시스템은 상대적으로 저렴한 비용으로 제공되는 아노다이징 처리 알루미늄 부품을 사용하여 제작할 수 있다. 그러나 특별한 안전 요구 사항이 있는 위치에서 검사를 수행하는 경우, 비전 검사 시스템을 설계하고 제작하여 이러한 요구 사항을 충족시켜야 한다.
회사가 의약품, 의료 기기, 식품, 그리고 음료 포장을 제조하고 있다면, 스테인리스강 브래킷과 방수 케이스에 탑재된 카메라를 사용해야 한다. 마찬가지로, 비전 시스템이 폭발성 가스가 있는 환경에서 구현되는 경우, 방폭형 케이스에 동봉해야 할 수도 있다. 더욱 전문화된 안전 고려 사항일수록 머신비전 시스템 비용이 높아진다.
- 검사의 복잡성
만약 보이지 않는 무언가를 검사하는 경우, 검사는 더 복잡하고 비쌀지도 모른다. 예를 들어, 눈에 지각할 수 없는 미세한 결함을 검사하는 경우 고해상도 카메라, 광학, 그리고 렌즈와 같은 특수 장비 비용이 들 수 있다. 그러나 결함이 크고 눈으로 쉽게 볼 수 있다면, 표준 머신비전 카메라 장비와 프로그래밍 시간이 적어 비용이 낮아질 수 있다.
- 합격/불합격 비율의 엄격성
합격/불합격률에 대해 어느 정도의 확실성이 필요한가? 숙련된 비전 시스템 프로그래머는 몇 시간 내에 거의 모든 비전 검사를 90% 이상의 정확도로 수행할 수 있다. 그러나 90%는 콘셉트를 증명하는 동안에 유용하지만, 제작 과정에서 충분하지 않다. 잠재적으로 좋은 제품의 10%를 버리는 것을 원하지 않는다. 99.9%의 정확도를 달성하려면 적절한 프로그래밍 시간에 투자해야 한다. 합격/불합격의 정확성이 높으면 비전 시스템 프로그래밍 비용이 높아진다.
- 통합의 복잡성
비전 시스템 검사를 독립형 장비로써 입출력을 통합할 수 있는가? 이 설정으로 카메라, 조명, 렌즈, 디자인, 그리고 프로그래밍의 주된 비용으로 통합이 간단하다. 더욱 복잡한 통합은 엔지니어링에 더 많은 예산을 요구하는 경향이 있다. 복잡한 통합의 예는 여러 조리법이 카메라 시스템 사이에 한 번에 앞뒤로 전달되는 경우일 수 있다. 또한, 하드웨어나 프로그래밍에 추가 비용이 필요할 수 있다.
또 다른 복잡한 예는 초기 설정, 또는 생산 라인 위치로 인해 생산 라인 근처에 쉽게 배치할 수 없는 카메라 시스템이다. 통합 업체가 머신비전 시스템 통합을 측정하고 사양을 파악하는 데 더 많은 시간이 소요될수록 비용은 높아진다.
- 카메라 수량
몇 대의 카메라가 필요한가? 추가 장비는 비용 증가가 필요하다. 그러나 잊어버린 것은 각 카메라 설정과 관련된 엔지니어링과 프로그래밍 비용이다. 동일한 조건(아래 표 참조)에서 동일한 검사를 완료하기 위해 20대의 카메라가 필요한 경우 첫 번째 카메라 시스템과 관련된 초기 엔지니어링과 프로그래밍 비용의 절감 효과를 활용할 수 있다. 그러나 20개의 검사마다 검사 조건이 다른 경우, 20개의 시스템 각각에 대해 별도의 엔지니어링과 프로그래밍 비용이 필요하다.
초기 비용 대 출시 비용
이제 맞춤형 비전 시스템의 이점과 비용 요소를 검토한 결과, EPIC의 글로벌 비전 시스템 롤 아웃을 통해 비용 절감 효과를 어떻게 활용할 수 있는지 알아보고자 한다. 초기 머신비전 프로젝트의 엔지니어링과 설계 단계에서 적절한 문서화를 통해 EPIC의 엔지니어는 원가 절감된 비용으로 원래 설계를 기반으로 최종 복제본을 제작하여 머신비전 시스템의 제품화된 버전을 만들 수 있다. 아래는 복제 시스템 제작 과정에서 절약할 수 있는 ‘초기 비용’과 모든 머신비전 시스템과 관련된 ‘롤 아웃 비용’을 보여준다.
초기 비용
- 개념
프로젝트의 개념 단계에서 EPIC의 엔지니어는 프로젝트 범위를 추출하고 유사한 비전 시스템의 예를 공유하며 고객과 팀이 함께 다양한 솔루션 옵션을 논의한다.
- 프론트 엔드 엔지니어링
FEE의 주요 목표는 실현 가능성을 제공하고 콘셉트 증명을 확립하는 것이다. 이 단계 중에 EPIC는 장비 선택, 프로젝트 일정 계획 수립, 그리고 프로젝트에 대한 고정 입찰 견적 제공을 도와준다.
- 비전 시스템 검사 설계
설계 중에 시스템의 브래킷을 3D CAD 소프트웨어로 모델링하고 카메라 프로그래밍이 완료되며 전원과 제어 장치의 전기 설계가 준비된다. 모든 프로그래밍, 기계, 그리고 전기 설계가 EPIC의 비전 엔지니어에 의해 사내에서 완료된다.
출시 비용
- 제작
EPIC의 장인과 비전 전문가가 브래킷, 제어 패널, 그리고 전체 비전 시스템 조립품을 자체 제작한다. 비전 시스템은 기존의 공장 장비 또는 독립형 시스템에 맞게 제작할 수 있다.
- 시스템 통합
EPIC의 비전 엔지니어는 최종 위치에 대한 시스템을 설계한다. 이들은 작동 온도에서 기존 통신 플랫폼에 이르기까지 다양한 시나리오를 준비한다.
- 현장 서비스
비전 시스템의 전체 설치는 모든 하드웨어가 설치되고, 전원, 그리고 제어 장치가 플랜트와 통합되어 있으며 비전 소프트웨어가 올바르게 작동하고 있음을 의미한다. 설치 시 EPIC는 모든 장비를 다시 테스트하여 구성 요소가 의도한 대로 작동하는지 확인한다. 설치 이외에도 EPIC은 완벽한 비전 시스템 시작 및 체크 아웃 지원을 제공한다.
자료 제공: EPIC Vision Systems(www.epicvisionsystems.com)
