머신 비전으로 구현하는 고속·고정밀 배터리 검사 자동화 솔루션
배터리 생산 공정에서는 다양한 결함이 발생할 수 있다. 이에 따라 자동화 테스트 및 측정 전문 기업 Averna는 모든 유형의 결함을 안정적으로 감지할 수있는 배터리 자동 검사 방식을 개발했다. 이 솔루션의 핵심에는 머신 비전 소프트웨어인 MVTec HALCON이 사용되고 있다.
HALCON은 블롭 분석 (Blob Analysis) 등 고급 영상 처리 기능을 통해 배터리 생산 라인에서 발생할 수 있는 다양한 결함을 정확히 식별하고, 전체 검사 프로세스의 효율성을 크게 향상시킨다.
배터리 제조업체들은 생산 공정 전반에 걸쳐 매우 높은 품질 기준을 충족해야 한다. 이는 소비자 전자제품용 배터리는 물론 전기차 및 기타 용도의 배터리에도 동일하게 적용된다. 배터리 생산은 고도로 복잡한 공정으로 구성되어 있으며, 마지막 단계에 서는 이른바 ‘포밍(Forming)’ 및 ‘에이징(Aging)’ 과정에서 종합적인 테스트가 이뤄진다. 이 단계에서는 배터리의 기능 테스트뿐 아니라, 변형이나 움푹 들어간 자국, 흠집 등 외관상 결함에 대한 검사도 수행된다.
이때 발생할 수 있는 결함은 형태나 크기 측면에서 매우 다양하기 때문에, 이를 정확히 식별하는 것이 품질 검사 과정의 가장 큰 과제다. 이러한 이상 징후들을 정밀하게 감지할 수 있어야만, 출하 전에 결함 있는 배터 리를 확실히 걸러낼 수 있다.
배터리 검사 효율화 및 비용 절감 실현
캐나다 기업 Averna는 한 유명 배터리 제조업체를 위해 정교한 품질 검사 솔루션을 설계·개발·구현하며 복잡한 과제 해결에 나섰다. 이 솔루션은 다양한 외관 결함을 식별하고, 그 위치를 정밀하게 파악할 수 있도록 설계됐다. 이번 프로젝트의 목적은 배터리 검사 품질을 획기적으로 개선하고, 고객 만족도를 높이며, 전반적인 비용을 절감하는 데 있었다.
Averna의 비전 팀장 Roel Geraerts는 “이번 애플리케이 션에서 가장 중요한 요소는 속도였다. 검사 과정이 느려져 생산 흐름이 지연되는 일은 절대 있어서는 안 되는 일이다”라고 설명하며 프로젝트의 핵심 요구 사항을 강조했다.
이 외에도 배터리마다 형태와 크기가 달라 일관된 검사 프로세스를 적용하기 어려웠고, 생산 과정에서 발생할 수 있는 결함 유형 또한 매우 다양하다는 점이 추가적인 과제로 작용했다.
품질 검사 속도, 한계 넘다
기존 생산 방식에서는 완성된 배터리에 먼저 라벨을 부착한 뒤, 그 상태로 품질 검사를 진행했다. 이로 인해 라벨 아래에 가려진 결함이 검출되지 않고 누락되는 경우가 많았고, 품질이 떨어 지는 제품이 그대로 출하되는 문제도 발생했다. 이에 따라 Averna는 모든 유형의 손상을 신속하고 정확하게 감지할 수 있는 새로운 검사 시스템을 구현해야 했다.
이 시스템은 라벨 부착 이전 단계에서 배터리를 검사함으로써, 결함 없는 제품에만 라벨을 붙이고 출하될 수 있도록 한다. 결과적으로 제품 신뢰성을 높이고 불량품 출하를 원천 차단하는데 기여하고 있다.
머신 비전과 조명 기술로 고속 검사 실현
Averna의 Roel Geraerts 팀장은 “검사 공정에 필요한 속도와 높은 수준의 자동화를 달성하기 위해서는 전문적인 머신 비전 솔루션이 최선의 선택이었다”고 말했다.
배터리를 360도 전방위로 검사하려면 고성능 조명 및 핸들링 기술이 필수적이었다. 이에 따라 Averna의 전문가들은 고객과 긴밀히 협력해 고품질 카메라와 조명 시스템을 컨베이어 벨트에 탑재한 정밀 검사 솔루션을 설계했다.
강력한 광선은 배터리 표면에 최적의 각도로 조사되어, 미세한 결함까지도 선명하게 드러나도록 돕는다. 검사 과정에서는 초당 수많은 이미지를 고속으로 캡처함으로써, 검사 대상의 위치를 신속히 파악하고 전자적으로 전달할 수 있다.
하나의 이미지에 여러 개의 배터리가 동시에 포착되기 때문에, 병렬적으로 검사할 수 있어 전체 검사 시간을 최소화할 수 있다. 이 과정에서 여러 대의 카메라가 배터리의 모든 각도를 정밀하게 촬영하며, 분당 약 1만 장의 이미지가 생성된다.
MVTec HALCON 기반의 초정밀 이미지 분석
머신 비전 소프트웨어인 MVTec HALCON은 Averna의 전용 검사 소프트웨어에 완벽하게 통합되어, 이미지 데이터를 고정밀로 분석 한다. 조명과 그림자의 조합으로 형성된 이미지 내 고대비 영역은 ‘블롭 분석(Blob Analysis)’ 기법을 통해 평가된다. 이 기술은 동일한 논리 상태(예: 색상 값)를 공유하는 픽셀 군(블롭)에서 특징을 추출한다.
이 방식의 핵심 장점은 뛰어난 처리 속도다. 매우 짧은 시간 안에 이미지의 관심 영역(ROI)을 식별하고, 그 안에서 발생한 이상 징후를 자동으로 탐지할 수 있다. 결함이 감지된 배터리는 불량품으로 분류 되고, 이상이 없는 경우에는 다음 공정인 라벨 부착 단계로 이동한다.
검사 결과는 고속 디지털 I/O 시스템을 통해 제어 시스템에 전달되 며, 해당 정보를 바탕으로 부품을 자동 분류함으로써 전체 품질 검사 공정의 효율을 극대화할 수 있다.
고속 배터리 검사에 최적화된 머신 비전
Averna의 검사 소프트웨어는 실시간 엔진 위에서 MVTec HALCON을 기반으로 구동되며, 안정적인 이미지 수집 및 분석을 보장한다. 이를 통해 고속 생산 라인에서도 결함 제품을 자동으로 빠르게 걸러낼 수 있다.
또한 Averna는 MVTec HALCON을 활용해 사용이 간편한 맞춤형 검사 시스템을 개발했다. 해당 시스템에는 기준 마커(fiducial marker)가 포함되어 있어, 카메라의 초점, 밝기, 위치, 각도를 정밀 하게 측정할 수 있다. 고객은 이 기능을 통해 시스템을 손쉽게 자가 보정할 수 있으며, 동일한 설정의 검사 스테이션을 다른 생산 현장 에도 신속하게 구축할 수 있어, 일관된 검사 품질을 기업 전반에 걸쳐 유지할 수 있다.
배터리 제조사의 검사 품질 향상에 기여
Averna의 Roel Geraerts 팀장은 이번 프로젝트 성과에 대해 “블롭 분석 등 첨단 기술을 기반으로 한 MVTec HALCON은 고객에게 혁신적인 테스트 및 품질 보증 솔루션을 제공하는데 결정적인 역할을 하고 있다. 해당 배터리 제조사는 빠른 품질 검사뿐 아니라, 다양한 형태와 크기의 결함을 안정적으로 자동 검출할 수 있는 높은 성공률까지 확보하게 됐다”고 말했다.
자료제공: MVTec(www.mvtec.com)
