Basler ace 카메라를 이용한 두 가지 애플리케이션
바슬러가 세계를 선도하는 머신 비전 기업임을 증명하듯이 바슬러의 카메라는 전 세계에 걸쳐 다양한 국가 및 기업들에 채택되고 있다. 싱가포르의 혁신적인 기술 회사 Optasia Systems Pte Ltd가 도로 교통(ITS) 관리를 위해 ANPR 시스템의 개발 및 마케팅에 몰두하여 2015년부터 basler ace 카메라를 선택했다. 또한 독일 뮌헨에 위치한 Magazino GmbH는 Industry 4.0 물류 시스템을 위한 자동 운전 로봇에 basler ace 카메라를 사용하고 있다.
이 글을 통해 Optasia Systems와 Magazino에서 사용되고 있는 basler ace 카메라에 대해 알아본다.
Basler ace 카메라를 탑재한 혁신적인 실시간 고속 ANPR 시스템
안전 문제를 증가시키는 교통법규 위반 사례가 증가함에 따라 싱가포르는 보다 나은 솔루션을 모색 중이었다. 이로 인해 역반사를 일으키는 차량 번호판과 역반사를 일으키지 않는 번호판 모두에 대해 교통 모니터링을 수행하고 실시간으로 빠르게 단속하기 위한 효율적인 고속 주행 차량의 자동 번호판 인식(ANPR 또는 LPR, license plate recognition) 시스템의 필요성이 대두되었다.
Optasia Systems는 싱가포르의 혁신적인 기술 회사이며 ANPR 시스템의 개발과 마케팅을 전문으로 하고 있다. 기존 교통 모니터링의 단점을 극복하기 위해 Optasia Systems는 Optasia IMPS(TM) Video Analytics LPR이라는 실시간 고속 자동 차량 번호판 판독기를 개발해왔다. Basler의 대리점인 Soda Vision은 Optasia Systems의 개발 프로세스를 위해 초기 단계의 컨셉 증명을 위한 샘플 제공을 비롯하여 즉각적인 지원을 제공했다.
솔루션 및 장점
ANPR 시스템은 항상 까다로운 작업으로 여겨졌으며, IP 카메라 기반 교통 모니터링 시스템은 더욱 까다롭다. 대부분의 경우, IP 카메라에서 주로 사용되는 센서의 성능이 낮은 것이 원인이며, 낮은 성능은 곧 감도가 매우 낮고 노출 시간이 길어져 이미지가 번지게 되는 것을 의미한다. 게다가, 비디오 압축시켜 이미지 정보가 감소되고 가공물이 생성되어 차량 번호판의 캡처 속도를 크게 저하시킨다.
ANPR 시스템의 무난한 작동을 위해서는 차량 번호판의 정확한 포착, 차량 번호판 탐지, 차량 번호판이 포함된 부분의 이미지 자르기, 그리고 자른 차량 번호판 이미지를 ANPR 용 처리 유닛으로 전송하는 기능이 필요하다.
차량 번호판이 포함된 부분만으로 이미지를 작게 자를 수 있으면 처리 속도가 빨라지고 실시간 복수 차선 ANPR 개발이 가능해진다. 태양의 일몰에 따라 24시간 내내 시스템은 일광을 보정해야 한다. 이로 인해 햇빛이 번호판에 직접 비춰질 경우 과 노출이 발생하고 그림자에 가려진 상태에서 햇빛이 카메라에 들어오면 어둡게 촬영된다. 또한, 역반사를 일으키는 번호판은 낮에는 정상적으로 보이지만 조명을 사용하는 야간에는 과다 노출로 촬영이 어렵다.
이 시스템에서 카메라는 매우 중요한 역할을 수행한다. Optasia Systems는 역반사 및 비 역반사 차량 번호판을 모두 처리하기 위해 노출 브라케팅(exposure bracketing)이라는 기술을 이용해 프레임에 따른 노출 변화에 실시간으로 반응할 수 있는 카메라가 필요하다. 아울러, 카메라가 높은 광량의 외장 스트로브 조명을 처리할 수 있어야 한다.
하지만 Basler ace 카메라를 사용하면 프레임 단위의 노출 제어가 가능해 주간, 야간, 후방 조명 및 전방 조명 상황에서 역반사 및 비 역반사 번호판 모두에 대해 적절히 반응하도록 쉽게 프로그래밍할 수 있다. 또한 Basler ace 카메라는 노출 브라케팅을 수행하기 위한 시퀀서 기능을 갖춰 이 시스템용으로 선택되었다.
노출 브라케팅과 같은 기능들은 프레임별로 노출 시간과 게인을 실시간으로 설정해야 한다. 아울러, 해당 카메라에 사용된 센서인 IMX249는 까다로운 조건에서도 보다 쉽게 동작할 수 있는 매우 높은 다이내믹 레인지를 갖고 있다. 이 센서는 Sony Pregius 시리즈이며 뛰어난 이미지 품질을 갖고 있으며 ANPR 애플리케이션에 꼭 맞는 조합이었다.
팀을 이끌고 이 시스템을 개발한 Richard Goh CEO는 “Basler의 GigE 카메라와 pylon SDK는 우리 요구 사항을 쉽고도 간편하게 만족시켜줍니다. 카메라의 입출력 포트는 높은 광량에 낮은 전력 소모를 위해 외장형 조명과 직접 동기화가 가능해야 합니다. 전반적으로 우리는 카메라 성능, 그리고 Basler 지원팀이 통합 단계에서 제공한 탁월한 기술 지원에 매우 만족하고 있습니다.”라고 말했다.
이 효율적이면서 신뢰할 수 있는 차량 번호판 인식 및 교통법규 위반 탐지 시스템은 2015년부터 싱가포르 정부 당국에 의해 성공적으로 배치되고 있다.
TORU 픽킹 로봇(Picking-Robot)과 Basler ace 카메라를 이용한 Industry 4.0용 상품 물류 시스템
독일 뮌헨에 위치한 Magazino는 니즈에 따른 대량 정밀 배송을 지원하는 Industry 4.0 물류 시스템을 위한 모바일 로봇을 제작 및 개발한다. Magazino는 자동 운전 로봇을 통한 새로운 물류 컨셉을 추구하고 개발하고 있다.
Magazino의 로봇은 물류 창고의 물류 시스템에서 새로운 환경에 쉽게 적응할 수 있다. 이러한 기능은 카메라와 같은 강력한 센서 기술을 통해서만 가능하다. Magazino가 최근 개발한 TORU는 지능형 픽킹 로봇(picking robot) 인데, 카메라가 로봇의 눈 역할을 하며 크로스 레이저(sheet-of-light)와 결합하여 선반에 있는 각각의 물건들을 찾고 크기를 측정한 뒤 물건을 쥔다.
eCommerce부터 자동차 산업의 인트라 로지스틱스까지
요즘 eCommerce부터 자동차 산업의 인트라 로지스틱스까지 다양한 분야의 산업에서 전체 팔레트가 아닌 하나하나의 제품들을 집어올 수 있는 시스템을 필요로 한다. 현재까지는 창고에서 특정 물건을 가져 오려면 사람들이 필요했다. 이러한 작업을 처리하기에는 로봇이 충분히 발전되지 못했기 때문에, 로봇에게 픽킹 프로세스는 가장 어려운 작업 중 하나에 속한다. 하지만 TORU는 카메라를 사용해 물건을 정밀 측정 및 탐지한 뒤 각각의 제품을 견고하게 집어낸다.
솔루션 및 장점
TORU는 창고 안에 근무하는 사람과 함께 주문한 제품을 골라낼 수 있는 모바일 로봇이다. 재고 관리 시스템에서 TORU에게 픽킹 작업을 무선 전송하면 로봇이 해당되는 창고 위치로 자동으로 이동 한다. sheet-of-light 프로시저를 사용하여 TORU는 물건을 탐지하여 쥔 뒤 지정된 위치로 정밀하게 옮길 수 있다.
이 과정을 위해 두 개의 직교하는 레이저 라인을 측정 대상 물건에 투사하는 크로스 레이저(cross-laser) 기술이 사용된다. 2D 카메라인 Basler ace acA1920-40gm이 반사된 레이저 빔을 기록한 뒤 이를 사용해 카메라 이미지에서 라인의 위치를 기준으로 물건을 측정한다. 이 프로세스는 소포나 신발 상자와 같은 직사각형 물체에 최적화되어 있다. 또한 등 부분이 곡면인 책도 정밀 측정할 수 있다.
2D 카메라로 sheet-of-light 프로시저를 이용하는 데 따른 또 장점은 3D 카메라에 비해 3D 포인트 개수가 적어 연산 능력이 덜 필요하다는 점이다. 이는 sheet-of-light 프로시저를 수행하는 데 사용된 알고리즘이 미니컴퓨터에서도 실행될 수 있음을 의미한다. sheet-of-light 기술 개발자인 Marcel Debout는 "카메라 품질과 pylon 소프트웨어 인터페이스의 완성도는 매우 높습니다. 이외에도 지원을 요청할 경우 거의 실시간으로 처리되며 매우 잘 검토된 솔루션을 제시해 주었습니다. 우리는 Basler를 신뢰할 수 있는 파트너로 믿고 있습니다."라며 Basler ace 카메라 및 pylon 카메라 소프트웨어 제품군이 이 프로시저에 꼭 맞는 솔루션인 이유를 설명했다.
Basler 카메라를 ROS(Robot Operating System) 프레임워크 안에서 사용할 수 있도록 Magazino는 Basler와 함께 자체적인 맞춤형 ‘pylon_camera’ ROS 패키지를 제작해 발표했다. 이 패키지는 BSD 라이센스 하에 GitHub에서 오픈 소스로 무료로 사용할 수 있다. 픽킹 로봇의 가장 주목할 만 한 점은 엄청난 융통성에 있다. TORU는 프로세스 비용을 줄일 수 있을 뿐 아니라 근로 시간을 늘려 줄 수도 있다. 근로자와 함께 배치될 수 있으며 운영 중단 없이도 창고에 통합할 수 있다. 새로운 컨셉과 강력한 센서 기술 덕분에 TORU는 새로운 상황과 조정에 적응할 수 있다.
자료제공 | 바슬러코리아(www.baslerweb.com)
