우리가 오해하고 있는 스마트카메라에 대한 열 가지 진실
스마트카메라가 머신비전 및 자동 광학 검사 시스템 분야에서 뜨거운 관심을 받고 있다. 사용자들이 스마트카메라에 대해 가지고 있는 관심과 기대는 엄청나다. 이에 몇몇 업체는 스마트카메라를 팔방미인으로 소개하기도 한다. 단순히 솔루션을 제공하는 것만이 아니라 모든 업무를 소화할 수 있다고 말이다. 하지만 스마트카메라도 일반 카메라나 여타 머신비전 구성요소들과 마찬가지로 장점과 단점을 동시에 가지고 있다. 매트록스 이미징에서 스마트카메라와 관련된 진실들을 밝힌다.
자료제공 | 매트록스 이미징(www.matroximaging.com)
지금부터 스마트카메라에 대한 열 가지 진실에 대해 이야기한다. 스마트카메라를 도입하고자 하는 이들에게 정말 스마트카메라가 머신비전 애플리케이션을 위한 최고의 선택인지 밝혀줄 것 같다.
1. 장치의 간소화
머신비전 제품을 좀 더 빠르게 전달받고 서비스를 더욱 신속·편리하게 제공받기 위해 많은 사람들이 최대한 적은 수의 업체를 선택하고 있다. 또한 전체적인 시스템을 이상적으로 구성할 수 있는 한 사람이 모든 업무를 담당하기를 선호한다.
이미지센서와 처리 기능 그리고 I/O 인터페이스까지 한데 묶은 스마트카메라는 최대한 단순하고 간단한 시스템을 구축하고자 하는 이들에게 최적의 선택이 될 수 있다. 단순함을 원하는 고객들은 각각 다른 여러 업체에서 가지고 온 구성요소들이 원활히 작동하도록 시간과 자원을 투자하는 것에 별 관심이 없다. 그저 작동만 잘 되면 모든 것이 OK인 셈. 이런 이들에게 스마트카메라가 적합하다.
2. 처리 능력의 한계
지금까지 스마트카메라는 작업 처리 능력이라는 측면에서 한계가 있다. 현재까지의 스마트카메라는 일반 PC기반 머신비전 시스템만큼의 연산 능력을 발휘하지 못하고 있다. 스마트카메라는 높은 성능을 발휘하는 만큼 CPU 또한 높은 전력을 생성하게 되는데, 현존하는 CPU와 전력공급 시스템만으로는 상대적으로 높은 전력량을 완전히 충족할 수 없기 때문이다.
이 때문에 계산집약적인 분야에서는 PC기반 시스템이 더욱 알맞다. 예를 들어 매우 높은 데이터 처리량을 필요로 한다든지, 큰 이미지를 검사할 필요가 있다든지, 혹은 복잡한 알고리즘을 수행해야 할 때에는 PC기반 시스템을 선택하는 것이 현명하다.
3. 고 집적(Highly Integrated)
모든 머신비전 시스템은 공통적인 구성요소를 필요로 한다. 조명·렌즈·이미지 캡처 장치·이미지 처리 및 분석 장치·통신 장치 등이 그것이다.
스마트카메라는 하나의 패키지 안에 위에 나열한 구성요소를 모두 포함하고 있다. 각각의 요소들은 스마트카메라 안에서 완벽히 호환된다.
스마트카메라를 사용함으로써 사용자들은 구성요소 간의 상호 운용성과 호환성을 확인하기 위해 드는 시간 및 비용을 크게 줄일 수 있다. 이런 이점은 제품 하나하나의 개발 과정뿐 아니라 시스템 전체가 개발될 때까지의 모든 과정에 균일하게 작용한다.
스마트카메라 사용자들은 고도로 집적된 솔루션을 찾고 있다. 하지만 PC기반 솔루션과 달리 스마트카메라는 작업 과정에서 처리 전력을 희생해야만 한다(그 이유는 2절에서 설명한 바와 같다).
결과적으로 스마트카메라 사용자들은 맹목적으로 성능만을 추구하는 구성요소를 선택할 수 없다. 스마트카메라와 PC기반 솔루션은 소비 전력과 열 분산 능력 등 사용할 수 있는 기능 면에서 명확한 차이가 있다.
4. 수명
스마트카메라의 구성요소들은 보통 동일한 성능을 오랫동안 보장할 수 있는 것들로 구성된다. 그렇기 때문에 구성요소의 공급 업체 선택에 비교적 민감하다. 프로세서 혹은 메모리 등의 분야가 대표적이다.
반면 PC기반 비전시스템은 잦은 재구성 작업을 전제로 하고 있다. 그만큼 PC기반 비전시스템의 수명이 짧다는 이야기이기도 하다. 물론 여타 시스템보다 긴 수명을 보장하는 PC기반 비전시스템도 있지만, 일반적으로 사용되는 상용 등급 PC보다 훨씬 비용이 비싸다.
5. 검사 지점의 갯수
스마트카메라는 일반적으로 단일 지점만을 검사한다. PC기반 비전시스템이 다중 지점 검사 기능을 구현하는 것과는 대조적이다. 따라서 한 개 이상의 검사지점을 가지고 있을 때는 PC기반 비전시스템을 사용하는 것이 훨씬 비용 효율적이다.
하지만 이런 점을 생각해보자. 스마트카메라가 검사에 실패하면 하나의 검사스테이션에만 오류가 발생한다. 반면 PC기반 비전시스템에 오류가 발생하면 모든 검사스테이션이 동시에 마비된다.
6. 소프트웨어
스마트카메라는 보통 기존 시스템의 프로그래밍이나 코딩이 필요 없는 검사환경을 자랑한다.
일반적으로 카메라는 특정한 작업을 수행할 수 있도록 설계되어있다. 측정이나 바코드 리딩 등이 대표적이다. 기존의 카메라는 수행하고자 하는 작업에 적응하기 위한 과정이 필요하지만, 스마트카메라는 즉각 작업에 적용할 수 있다. 따라서 프로그래밍 경험이 부족한 사용자에게 적합하다.
하지만 이런 특징은 동시에 단점이 되기도 한다. 정해진 틀 밖에서는 아예 작동이 불가능할 가능성도 배제할 수 없는 것. 이를 방지하기 위해서는 사용자가 원하는 작업 내용과 스마트카메라가 제공하는 특징이 서로 일치해야 한다.
한편, 여러 판단 지점에서 복잡한 연산을 필요로 하는 프로그램은 대체 경로와 대체 메커니즘 실행기능뿐 아니라 전문적인 알고리즘도 가지고 있다. 이런 다방면에 능한 시스템은 기존 머신비전 프로그램에 적합하므로, PC기반 시스템에 장착하는 것이 더욱 어울린다고 할 수 있다. 하지만 몇몇 스마트카메라도 이런 기능을 탑재하고 있다.
7. 센서 선택에 대한 제한
스마트카메라가 센서를 선택할 때에는 일반 산업용 카메라보다 폭이 좁다. 예를 들어 일반적 스마트카메라는 10개 미만의 센서 옵션을 제공하는 반면, 산업용 카메라는 자외선과 적외선을 비롯한 각종 특수 옵션 등 수백여 가지의 선택사항을 제공한다.
8. 폼팩터(컴퓨터의 크기와 구성, 물리적 배열)
스마트카메라는 PC기반 비전시스템에 비해 전체 공간을 적게 차지한다. 다시 말해 PC기반 비전시스템용으로 만들어진 카메라가 스마트카메라보다 더 많은 공간을 차지한다. PC기반 시스템은 시스템 구조 특성상 카메라와 PC가 연결되어있어야 하므로 작업 공간 어딘가에 PC가 있어야 하기 때문이다. 또한 카메라와 컴퓨터를 실질적으로 원활히 사용하기 위해서는 일반적으로 카메라와 PC가 너무 멀리 떨어져있어선 안 된다. 그러므로 공간을 효율적으로 활용하고자 한다면 PC기반 비전시스템보다는 스마트카메라가 적합하다.
9. 작동 환경
PC기반 비전시스템과 달리 스마트카메라는 비교적 험한 환경에서도 사용할 수 있도록 설계되었다. 따라서 주변 환경으로부터 장비를 보호하기 위한 전기 캐비닛이나 다른 인클로저가 필요 없다.
지금까지 스마트카메라는 비교적 분진·진동·먼지 등에 취약하다고 여겨졌다. 하지만 몇몇 스마트카메라는 견고하고 먼지 방지 기능이 있는 케이스를 장착했을 뿐 아니라 IP67(먼지 및 방수)등급을 획득함으로써 전체 시스템을 세척하며 사용할 수 있다. 이런 기능을 갖춘 스마트카메라는 Iris GT가 대표적이다.
10. 자동화기기와 소통하다
스마트카메라는 I/O나 산업용 프로토콜 내장, 이더넷/IP, MODBUS 등을 통해 자동화 장비와 직접적으로 상호작용할 수 있다. 산업용 프로토콜을 지원하기 위해 별도의 I/O 카드 및 타사 소프트웨어와의 통합 작업이 필요한 PC기반 비전시스템과는 대조적이다. 스마트카메라는 다른 구성요소 없이도 타 자동화기기와 완벽히 소통할 수 있다.
결론
지금까지 스마트카메라에 대한 장점과 단점에 대해 알아보았다. 만약 사용자가 스마트카메라를 비전시스템을 위한 최고의 선택이라고 결정했다면, 자사와 오랫동안 협력할 스마트카메라 공급업체를 선택할 차례이다.
머신비전 세계에서 스마트카메라는 다른 기술에 비해 비교적 새로운 기술이다. 매트록스 이미징은 카메라 기술과 임베디드 컴퓨터 시스템 분야의 전문가이다. 즉, 스마트카메라의 기초에 관해 풍부한 지식을 가지고 있다. 뿐만 아니라 매트록스 이미징은 15년 이상의 현장 활용과 알고리즘 개발 역사를 가지고 있는 스마트카메라 소프트웨어 전문업체이다. 매트록스 이미징 라이브러리(MIL)이 그것이다.
오늘날 대부분 머신비전 업체들은 개발기간을 크게 단축시켰다. 이는 고객을 위해 중요한 사안이다. 개발기간이 짧을수록 머신비전 분야에 지식이 풍부하다는 것을 의미하며, 이로 인해 카메라 공급업체로부터 지식적 훈련을 비롯한 다양한 지원을 더욱 빨리 받을 수 있기 때문이다.
매트록스 이미징은 자사의 매트록스 Iris GT 스마트카메라와 Design Assistant 소프트웨어 개발자들이 직접 온라인 교육과 현장 훈련을 지원한다. 훈련을 받는 이들은 트레이너와 함께 응용프로그램 요구사항에 대한 심도 있는 논의를 거칠 수 있다.
매트록스 이미징은 경험이 풍부하고 숙달된 기술의 지원 그룹뿐 아니라 스마트카메라 고객들을 위한 서비스도 제공하고 있다. Vision Squad라는 이름의 이 팀은 알고리즘 전문가들로써 사용자로 하여금 응용프로그램의 타당성을 평가하고 최선의 해결책을 마련하기 위해 처리 및 분석 도구를 사용하는 방법을 알려준다. 서비스 범위는 자문을 구하는 것부터 시작해 개념 입증(proof-of-concept) 프로젝트를 실시하거나 사용자 지정 도구를 제공하기도 한다.
Iris GT 스마트카메라와 Disign Assistant를 비롯한 매트록스 이미징의 머신비전 상품에 대해 더 알아보려면 www.
matroximaging.com을 방문하면 된다.
