열화상 카메라 도입 시 고려사항

적절한 카메라 선택으로 극대화시키는 생산성

열 관련 데이터는 자동차 또는 전지·전자 장치 제조 등 대부분의 공정분야에서 매우 중요한 부분을 차지한다. CCD나 CMOS를 활용한 머신비전 시스템은 제조 공정 상의 문제를 발견할 수 있지만 내부결함이나 열 혹은 온도와 관련된 문제는 감지할 수 없다. 그러나 열화상 카메라는 온도 차이를 측정하여 열 패턴을 가시화함으로써 기존 비전 시스템을 적용할 수 없었던 생산 공정까지 모두 모니터링 할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 이러한 이유로 열화상 카메라의 적용 사례가 늘고 있으며 최근 열화상 카메라의 성능은 좋아지면서도 가격은 낮아진 것도 적용이 확대되고 있는 요인이라 할 수 있겠다.

비전 시스템에 열화상 카메라 도입 시 팁
비전 시스템에 열화상 카메라를 도입 시 우선해서 고려되어야 할 사항은 카메라의 선택이다. 사용자의 환경이 빠른 속도를 요구하는지, 온도 측정은 필요한지, 고화질의 이미지가 필요한지, 실시간으로 리포트를 제공하는 소프트웨어가 필요한지 등이 고려사항이 되겠다. 여기에서 속도(Frame rate)가 제품의 생산성을 결정하는 주요 요인이 될 것이다.

열화상 카메라는 화재 및 침입자 감시 등 자산 보호와 안전을 목적으로 적용하는 경우를 제외하면 자동화용 열화상 카메라의 대표적인 적용분야는 크게 두 가지다. 제품의 품질, 즉 불량유무(QA, Quality Assurance) 판정을 위한 경우와 생산 공정 모니터링/제어(PMC, Process Monitoring Control)를 들 수 있다.

또한 열화상 카메라는 온도 측정에 있어 최고/최저 한계값에 따라 카메라 선택 범위가 달라지고 측정하고자 하는 물체나 범위별로 적용할 모델이 달라진다. 예를 들어 사용자의 작업 환경이 실외이고 외부 간섭을 많이 받는 장소에 있을 경우 용도에 맞는 하우징이 필요하다.

대개의 플리어(FLIR) A-시리즈 열화상 카메라의 경우 실시간 리포트를 제공한다. 또한 소프트웨어의 자동 기능 외에 작업자가 원하는 리포트 사양과 모니터링 환경을 변경할 수 있으며 맞춤형 소프트웨어의 제공여부 결정할 수 있어 열화상 카메라 도입에 주요 고려사항이라 할 수 있다.

열화상 카메라의 적용 가능성
사용자의 환경에 맞는 열화상 카메라의 도입으로 불량율을 낮추고 제품의 생산성을 극대화시키며 생산 비용을 획기적으로 절감할 수 있다. 최근 열화상 카메라의 가격이 상당히 저렴해졌을 뿐만 아니라 고객의 요구사항에 맞는 소프트웨어 개발을 통해 비전 시스템 및 생산 공정에서의 활용성을 극대화할 수 있다는 점을 고려해보면 향후 비전 시스템에 적용되는 열화상 카메라의 범위는 지속적으로 확대될 것으로 보인다.

열화상 카메라 적용 사례

스마트폰 불량 보드 감지
최근 비전 시스템에 적용된 한 예로, 스마트폰 불량보드 수리에 열화상 카메라가 적용된 바 있다.
이전에는 보드의 이상 유무를 파악하기 위해 사람이 직접 불량이 예상되는 부품을 체크하여 파악했지만 열화상 카메라를 통한 시스템은 확보한 열 정보를 바탕으로 불량 패턴을 분석함으로써 정확한 불량 위치 파악과 동시에 보드 수리시간을 크게 단축시킬 수 있게 만들었다. 다시 말해 스마트폰에 적용된 열화상 기술이 최첨단 기술 발전에 도움을 주고 있는 것이다.

제품 품질검사
대표적으로 배터리 품질검사를 예로 들 수 있다. 배터리 발열을 실시간으로 모니터링하고 데이터를 저장하여 패턴을 분석할 수 있도록 했다. 그밖에 반도체 소형 칩의 크랙 검출 및 발열 검사와 자동차, 국방 등에 사용되는 신소재나 탄소 복합 소재 등의 결함 검출에도 열화상 카메라가 적용되고 있다.

식품공정 적용사례
식품 제조공정에서 열화상은 식품의 적절한 조리 여부를 판단하여 품질 관리가 가능하도록 만든다. 예를 들어 컨베이어 오븐벨트 전체에서 온도가 일정한지 체크하여 조리 장비의 품질검사에도 활용된다.

자료제공 | MDS테크놀로지(www.mds-flir.com)