머신비전을 위한 40가지 아이디어
효율적인 비전시스템 활용을 위한 참고서 … Adimec
머신비전 시스템을 운용하는 사람들의 공통적 관심사는 가격이 저렴하고, 동시에 성능 역시 뛰어난 솔루션을 도입하는 것이다. 하지만 지금보다 더 나은 시스템을 구축하는 것은 어렵고 복잡하게만 보인다. 이런 이들을 위해 adimec이 해법을 내놓았다.
자료제공 | adimec(www.adimec.com)
머신비전의 역할을 한 문장으로 정의하면, ‘특정한 과정 혹은 활동을 제어·통제하기 위해 이미지 데이터를 추출해 분석하는 활동’이라고 할 수 있다. 여기서 이미지가 머신비전 애플리케이션에 중요한 역할을 한다. 이미지의 최초 품질이 높으면 소프트웨어라는 제2의 해결책이 필요없어지며, 사용자가 핵심 기술에 초점을 맞출 수 있게 한다.
여기서 질문을 던지겠다. 당신은 단 한 장의 이미지만으로 당신에게 필요한 세부 사항을 모두 얻고 있는가? 더 나은 품질의 이미지를 획득하는 것은 작업 전반에 새로운 기회가 된다. Adimec은 머신비전 시스템을 더 개발하고 향상시켜 좀 더 좋은 이미지를 얻을 수 있는 방법에 대해 고민했고, 그 결과 몇 가지 개선점을 제시할 수 있게 되었다. 개선사항들은 대부분 사용자들이 즉각 실행에 옮길 수 있는 간단한 일이며, 가격이 전혀 들지 않는 사항도 있다.
>>전체 시스템
1. 시스템 요구사항에 맞추어 필요한 이미지의 세부 사항을 결정한다. 선명도나 대비 혹은 명암 등을 선택하는 것만으로도 적합한 프로그램을 찾는 데 도움이 된다.
2. 시스템에 과부하가 걸리지 않도록 여유를 둔다. 쿨러가 장착된 카메라와 프레임그래버 그리고 PC 등을 구비하면 구동이 원활하게 이루어질 뿐 아니라 수명도 길어진다.
3. 보정 작업을 자주 실시한다. 시스템의 각 구성 요소에 보정이 필요한지 확인한다. 공급업체로부터 하위 조립품을 받았을 때 알맞은 교정을 받았는지도 상기한다.
4. 보정 작업을 마쳤다면 어떻게 보정이 이루어졌으며, 보정이 작업에 적합한지 실험을 거친다.
5. 부품 혹은 애플리케이션의 허용오차가 제품의 오류를 반복해 확인하기에 너무 크지는 않은지 확인한다.
6. 처리량을 확인한다. 시스템에서 병목 현상이 일어나는 부분이 있는지 확인한다. 시스템이 속도·기계적 움직임·광학 성능·측정 알고리즘의 복잡성 등에 제한을 받는지 여부를 확인한다.
7. 진동에 대처해야 한다. 시스템이 진동에 민감한 경우에는 케이블을 교체함으로써 어느 정도 해결점을 찾을 수 있다. 대표적 예로 스티프 케이블(stiff cable)은 우수한 전송 라인이 될 수 있다.
8. 시스템을 개선함으로써 이미지 시스템의 의사결정 능력을 향상시킬 수 있다. 주의할 것은 이 때 광학·카메라·인터페이스·케이블·이미지 캡처 알고리즘 등 모든 요소를 함께 고려해야 한다는 것이다.
9. 가격이 낮은 단일 부품만을 구입하려 하지 말고, 성능을 높임으로써 비용을 절감할 수 있는 통합적 구조를 보고 구입해야 한다.
10. 성공을 위해서는 ‘이미지’의 관련성과 적합성을 결정해야 한다. 이때 당신의 경쟁상대가 아닌 당신의 고객에 초점을 맞추어야 한다.
>> 카메라
11. 카메라의 해상도를 높임으로써 시스템에 필요한 카메라의 수를 줄일 수 있다. 즉, 저해상도 카메라 두 대의 역할을 고해상도 카메라 한 대가 해낼 수 있다.
12. 라인스캔카메라를 최신형 고속 CMOS 에어리어스캔카메라로 교체한다. 당신은 CMOS 이미지 기술이 몇 년 전에 비해 어떻게 바뀌었는지 알게 되면 놀라게 될 것이다.
13. 이미지 처리 과정에 카메라를 추가하는 것이 더 나은 선택이 될 수 있다. 여기에는 몇 가지 이유가 있는데, 대표적으로 고해상도 이미지 수집 속도를 비약적으로 높여준다. 이 속도는 기존 저해상도 인터페이스 속도와 맞먹는다. 일반 인터페이스는 비트 깊이(bit depth)에 제한이 있어 고속 영상 획득에 어려움을 겪는다.
14. 처리량을 늘리기 위해 여러 대의 카메라를 사용할 경우에는 ‘타이밍’이 핵심이다.
15. 실시간 처리가 가능한 카메라를 사용하면 PC와 프레임그래버를 없앨 수 있어 시스템 설계가 간단해진다.
16. 대비를 만들기 위해 색을 사용한다.
17. 이미지센서의 기능이 모든 카메라에서 동일하게 작동한다고는 볼 수 없다. 따라서 이미지센서와 카메라 사이에 지속적으로 평가 및 확인 작업을 해야 한다. 한 대의 카메라에 모든 종류의 센서를 장착할 수는 없으며, 조합이 적합하지 않은 카메라는 더 많은 노이즈를 만든다.
18. 대부분의 카메라 제조업체들이 카메라에 이미지 센서 성능을 표시하고 있다. 심지어 이 이미지 센서의 성능을 바탕으로 카메라를 제작하는 경우가 점차 증가하고 있다. 그렇다면, 카메라를 살 때 무엇을 먼저 확인해야 하겠는가?
19. 시스템에 최적화된 카메라를 찾기 위해서는 카메라 제조업체에 문의해 상의를 거치는 편이 낫다. 커스텀 카메라가 터무니없이 비싸다는 것은 편견이다. 제조업체는 이미 당신의 요구사항과 90%가량 흡사한 카메라를 갖추고 있으며, 여기에 약간의 수정을 거친 카메라가 큰 차이를 만들 수 있다.
>> 렌즈·필터·조명
20. 당신이 가지고 있는 렌즈는 검사 대상 촬영장면의 세부사항까지 해결할 수 있는 충분한 MTF(광학적 전달 함수 OTF의 절대값)를 확보하고 있는가? MTF와 그닥 친숙하지 않을 경우에는 MTF를 공부해서 시스템에 어떤 영향을 미치는지를 알고 있어야 한다.
21. 컬러 영상의 경우, 애플리케이션이 색수차에 민감한지 확인해야 한다. 색수차와 관련해 소프트웨어에 장애가 생겼을 경우 이를 스스로 교정할 수 있어야 함은 물론이다.
22. 올바른 시야(FOV)와 관심영역(ROI)을 가지고 있는지, 픽셀 정확성 등의 기능을 가지고 있는지에 대해 알아야 한다.
23. 이미지 반사와 씨름하고 있지는 않은가? 이를 해결하려면 렌즈와 필터 그리고 기타 광학적 요소들에 살짝 기울인 인클로저를 장착하면 된다.
24. 색이 바랜 컬러 이미지가 출력된다면, IR 컷 필터를 추가하면 된다.
25. 렌즈 필터로 배경이나 머리 위 조명의 노이즈는 물론 기타 불필요한 광학적 방해물을 제거할 수 있다.
26. 데이터가 누락·분실되는 일이 없도록 밝은 조명을 사용한다.
>> 케이블·인터페이스
27. 공식적인 표준 인터페이스를 사용하는 것이 가장 중요하다. 표준 인터페이스를 사용하면 향후 시스템을 바꿀 때 시스템을 재설계할 필요가 없다.
28. 카메라링크 인터페이스가 일으키는 몇몇 문제점들은 간단한 방법으로 해결할 수 있다. 예를 들어 케이블 타이를 제거한다든지, 케이블 사이에 공간을 둔다든지, 굽히거나 꺾인 것을 펴준다든지, 케이블을 반대로 연결하면 정상적으로 작동할 수 있다.
29. 케이블 개수와 비용을 줄이기 위해 인터페이스 케이블을 통해 전원과 트리거를 모두 전송한다.
30. 타이밍을 결정한다. 정확한 타이밍을 설정하기 위해서는 사용자가 원하는 이벤트의 순서를 설정하고, 시스템이 인터페이스 결정을 필요로 하는지 확인해야 한다.
31. 메가픽셀 수와 프레임 처리속도에 대해 고려할 때, 즉 고해상도와 고속을 결정할 경우에만 인터페이스 선택에 제한을 받는다.
32. 시스템에 가장 적합한 인터페이스를 찾기 위해서는 전문가와 상담해야 한다. 예를 들어 높은 속도로도 비트 깊이를 계속 유지하기 위해서는 CoaXPress 인터페이스가 적합하다.
33. 현재 출시된 다양한 인터페이스 컨버터 박스를 이용하면 디자인 작업에 대한 제약이 많이 줄어든다. 컨버터를 사용하면, 예를 들어 두 개의 카메라링크 케이블을 한 개의 동축(Coax) 케이블로 변경할 수 있다.
>>지원방안
34. 당신이 생각하는 것에 대해 회사와 상의하라. 회사는 표준 제품을 판매하는 역할만 맡고 있는 것이 아니다.
35. 업체는 당신에게 기술적 요소만을 제공하지 않는다. 업체는 다른 중요한 요소들을 함께 제공하며 장기적 관계를 맺길 원한다. 강력한 지원, 서플라이 체인 관리, 고객의 요청에 빠르게 응대할 수 있는 연락망 구축 그리고 제품의 신뢰성 등 여러 요소를 모두 갖추고 있다.
36. 응용프로그램에 있어 핵심적 요소는 이미지와 관련된 매개변수들을 결정하는 것이다. 최적화된 시스템을 구축하기 위해서는 각 회사의 전단지나 광고만을 보기보다는 솔루션 옵션을 꼼꼼히 비교하는 것이 중요하다. 모든 업체들이 자사가 최고라고 하므로 사용자의 정확한 비교만이 적합한 시스템을 구축하는 데 도움이 된다.
37. 업체에 조언을 구한다. 그들은 사용자들에게 혜택을 줄 수 있는 풍부한 경험을 가지고 있다. 업체는 그 분야의 전문가들임을 상기한다.
38. 업체에 카메라 및 프레임그래버 공급 업체 정보를 요청하면 시스템에 대한 개요를 들을 수 있다. AIA·EMVA·JIIA 혹은 CoaXPress GigE 비전 컨소시엄 등의 업계 협회가 제공하는 정보를 확인하는 것도 도움이 된다.
39.머신비전의 정보나 최신 동향을 이해하는 것도 중요하다. 블로그나 인터넷 홈페이지에 다양한 정보가 있다.
40.당신의 파트너는 장기적으로 당신과 목표와 책임을 공유하고 있는가? 당신은 시장 선도자가 되길 원하는가, 아니면 그저 그런 하급 제품 판매자로 남기를 원하는가?
