식품·음료 산업을 위한 OCR 기술
지난 2012년 5월, 미국 식품의약국(FDA : Food and Drug Administration)는 식품 리콜 의무사항에 해당되는 24개의 조항을 발표했다. 이는 단지 미국 시장에만 국한되는 것이 아니다. ISO(International Standards Organization)는 대부분의 농산물에 이력추적 및 라벨링 요건을 포함시켰으며, 일본 법률에서는 농약 살포에서 축산물 작업장 운영(축산물 법)에 이르기까지 모든 과정에 대한 문서화를 포함하고 있다.
2011년 9월, 미국 정부는 국내 및 해외 식품 생산업체들을 대상으로 향후 식품 이력추적 요건이 더욱 강화되며 이를 이행하지 않을 경우 벌금 부과도 더욱 엄격하게 적용할 것이라고 밝혔다.
미국의 생화학 테러법(Bioterrorism Act)은 모든 식품에 대해 24시간 안에 식품 체인의 어떠한 부분에서라도 원료를 역추적하고 식품 공급지를 밝혀낼 수 있도록 제조설비에 제품의 이력을 추적할 수 있는 시스템을 갖추도록 요구하고 있다. 여기에는 각 식품의 이력을 추적할 수 있는 정보가 필요하다.
유럽의 RASFF(Rapid Alert System for Food and Feed) 경고 시스템은 식품이나 사료의 안전에 위험요소가 감지될 때마다 신속한 정보 교환을 통해 이력관리 시스템을 지원하고 있다. 이 네트워크 상의 구성원이 사람들의 건강에 위해가 되는 요소를 감지하면 이를 EC(European Commission)에 통보하게 되고, 이 정보는 신속하게 시정조치가 이뤄질 수 있도록 즉각적으로 다른 구성원들 및 관련 분야에 전송된다.
모든 식품 및 사료 기업들에게 의무적으로 이력관리를 시행하도록 하는 생화학 테러법 및 EU의 GFL(General Food Law)과 같은 법안은 정보가 다른 이해당사자들과 쉽게 공유하고 액세스되도록 취합되어야 한다.
이에 따라 식품 제조업체 및 포장업체는 식품 생산을 자동으로 문서화하고, 어떻게 관리팀들이 실시간으로 공급망 전반을 간파할 수 있도록 이력추적 기술을 사용할 것인지를 검토하고 있다. 바코드는 이력 추적을 수행하기 위한 전통적인 솔루션이다. 하지만 소비자들은 바코드를 판독할 수 없다. 이에 많은 생산업체들은 원료에서 완제품에 이르기까지 수동 검사나 단일 바코드보다 빠른 속도와 뛰어난 정확도로 식품 및 음료를 추적하기 위해 알파뉴메릭(Alphanumeric) 텍스트는 물론 1D 바코드와 2D Data Matrix코드를 판독할 수 있는 비전 시스템을 이용한 OCR(Optical Character Recognition) 기술로 전환하고 있다.
OCR 머신 비전이란
제조업체의 비용 및 법적 책임과 더불어 미국의 각 식품에 대한 리콜 규정들 또한 다양해지고 있다. 이는 생산 및 선적되는 제품에 대한 기록이 미비한 제조업체는 완벽한 기록을 갖춘 제조업체에 비해 더 많은 비용을 지불하게 된다는 것을 의미한다. 즉, 기록이 미비하면 관리도 불가능하다.
OCR 툴을 갖춘 머신 비전 시스템은 식품·음료 가공 및 포장 작업을 위한 4가지 핵심 기능을 제공한다.
① 유무확인 : 제품 설명 및 추적 문자가 제품 상에 인쇄되어 있는지 확인
② 이력추적 : 생산 과정 전반에 걸쳐 포장된 제품 및 구성성분 추적
③ 식별 : 라벨이 제품과 바코드 혹은 Data Matrix 코드가 매칭되는지 확인
④ 검증 : 고객 안전 및 브랜드 관리를 위해 적합한 문자가 명확하게 인쇄되어 있는지 확인
비전 시스템은 생산 라인 상에서 제품의 사진을 취득하여 이러한 작업을 수행한다. 특히 고속으로 진행되는 식품 및 음료 제조 라인과 포장 라인에서 이를 쉽게 처리한다. 그런 다음 문자열의 위치를 확인하고, 알파뉴메릭 코드를 ‘판독’하는 비전 시스템 상의 OCR 툴을 이용해 이미지를 분석한다. 이러한 코드는 배치(Batch)·로트·날짜 코드는 물론 인쇄와 라벨 검증을 위한 데이터를 포함하고 있다. 비전 시스템은 이러한 코드를 순식간에 수집하고 처리한 다음, 추출된 데이터를 사용자가 분석하여 저장하고, 공급망 관리를 개선하고 리콜 상황에서 법적 책임을 제한할 수 있도록 공장의 네트워크로 보낸다. 동시에 이 비전 시스템은 안전씰(Safety Seal) 유무 확인 및 바코드나 2D Data Matrix 코드 판독 등의 추가 검사를 수행할 수 있도록 프로그램할 수 있다. 비전 시스템은 제조업체의 요구에 따라 하나 혹은 다중 작업을 수행하도록 설정할 수도 있다.
OCR 기술의 혜택
OCR 기술은 식품 및 음료 제조업체에게 다음과 같은 혜택을 제공한다.
·대응시간 단축 : 공급망에 문제가 발생할 경우, OCR은 제조업체들이 신속하게 대처하고 시정조치를 취하는데 필요한 정보를 제공하여 문제 대응시간을 줄인다.
·법적 문제 경감 : 알레르기나 오염된 식품과 음료를 포함하고 있는 제품 포장의 잘못된 마킹은 법적 조치 및 공중보건 위험을 초래할 수 있다. OCR 문서는 공급업체로부터 역으로 문제의 원인을 식별하는 데에 도움을 줄 수 있다.
·향상된 생산성 : 자동화된 OCR은 사람의 개입을 최소화시켜 공정 효율을 증대시키며, 정확도 및 안정성을 향상시킨다.
·생산 최적화 : OCR 코드는 사람이 판독할 수도 있으며, 또한 1D 바코드 및 2D Data Matrix 코드 마킹을 늘려준다.
·고객만족 증대 및 규정준수 : 선진 마켓의 새로운 규정은 식품 및 음료에 대해서도 제약품 요건과 유사한 100% 검사 및 이력추적을 요구한다.
공정의 각 단계별 추적
OCR 머신 비전 기술은 이미 여러차례 입증된 기술로, 원료 단계에서 제품 포장에 이르기까지 모든 식품 및 음료 처리과정을 추적하는 안정된 방법이다. OCR 시스템을 위한 일반적인 애플리케이션은 다음과 같다:
·재료/원료 검수
·라벨 검증
·실시간 생산 추적
·주형 틀의 인쇄 품질 검사 및 확인(예, 병 및 용기)
·날짜코드의 정확성 및 가독성
·라벨 검증
·로트 코드 및 배치(Batch) 검증
·자동으로 보관·선별·선적 데이터 관리
·유효기간 확인
·신속한 제품 보상 및 고객 보호
OCR 기술 선택 시 고려사항
식품 및 음료 제조업체들은 생산성 및 제품 문서화, 공급망 관리를 즉각적으로 개선하기 위해 적합한 조명 및 적절한 이미지 수집 디바이스 설정, 공장 네트워크와의 원활한 커넥티비티 등과 함께 OCR 툴을 비전 시스템에서 사용할 수 있다. 또한 이러한 목표를 수행할 수 있는 비전 시스템을 선택할 때, 다음과 같은 중요 사항들을 고려하여 OCR 소프트웨어를 평가하는 것이 중요하다.
① OCR 소프트웨어가 어떠한 인쇄 서체라도 판독할 수 있는가?
② 활자와 배경(컬러 텍스트나 배경 노이즈) 간의 명도가 떨어지더라도 문자를 판독할 수 있는가?
③ 명암에 영향을 미치는 조명 조건이 변화하더라도 문자를 판독할 수 있는가?
④ 수많은 글자의 변형 및 왜곡된 글자, 손상된 글자가 있는 텍스트를 판독할 수 있는가?
⑤ 인쇄품질이 좋지 않고, 스크래치가 있거나 희미해진 문자가 있는 텍스트 문자열을 판독할 수 있는가?
⑥ 유리 및 금속·마분지·세라믹·플라스틱을 비롯해 표면의 종류와 상관없이 문자를 판독할 수 있는가?
OCR 툴에서 요구되는 기능들
·사전 프로세싱 및 이미지 보정 : 많은 OCR 소프트웨어 툴은 툴 세트 자체에 이미지 보정 및 필터링을 포함하고 있지 않아 사용자들은 이러한 단계를 위해 별도 툴을 사용해야 한다. 이러한 추가적인 작업은 시스템의 검사속도를 저하시키고 생산라인의 진행속도를 늦출 우려가 있다. 최상의 머신 비전 시스템은 명암을 개선하고, 변화하는 조명 조건을 보정하며, 이미지의 배경 노이즈를 걸러내기 위해 자체 OCR 툴에 사전 프로세싱 및 이미지 보정 기능을 가지고 있다. 사전 프로세싱 및 이미지 보정은 소프트웨어가 새로운 서체를 보다 쉽게 익힐 수 있도록 하는 것은 물론 서로 다른 생산라인별 시스템 프로그램 및 낮 동안의 조명 조건 변화에 따른 시스템 동작을 보다 쉽게 처리할 수 있다.
· 분할 : 문자의 이미지는 흰색과 검정색 점들의 집합이지만, 기계의 입장에서는 이 사이에 있는 무수한 회색 집합에 지나지 않는다. OCR 툴은 이러한 점이 형성하는 선이나 획, 그리고 문자를 이루는 획 그룹을 인지한다. 코그넥스(Cognex)의 OCRMax 같은 툴은 필기체로 쓰여진 활자를 제외하고 시스템이 거의 모든 인쇄 서체를 인식할 수 있도록 특수한 분할 규칙을 이용한다. OCRMax는 분류 및 필딩(Fielding) 기능과 함께 첨단 분할 기능을 이용해 손상된 문자들도 수용한다.
· 분류 및 필딩(Fielding) : 첨단 OCR 툴은 판독 정확성을 높이기 위해 분할은 물론 분류 및 필딩(Fielding)을 사용한다. 분류는 예를 들어, 문자가 글자 ‘B’인지 혹은 숫자 ‘8’ 인지를 결정하기 위해 특정 문자에 대한 서로 다른 수학적 분석 비교를 참조한다. OCRMax는 사용자가 마켓에서 가장 높은 OCR 정확도로 각각의 문자를 분류할 수 있도록 2가지의 다른 접근방법을 이용할 수 있도록 한다. 필딩 기능 또한 판독 정확도를 높이는 데 도움이 된다. ‘B’와 ‘8’의 사례를 다시 보면, 특정 문자열이 날짜 코드를 가지고 있는 경우, 프로그래머 유저는 특정 위치의 문자가 숫자로 인식되도록 툴을 지정할 수 있다. 이는 OCRMax가 ‘8’이 ‘B’가 아니라 숫자라는 점을 확신할 수 있는 방법이다.
식품 및 음료 산업에서 OCR
보다 안전한 제품에 대한 정부의 규제 및 대중들의 요구가 증가함에 따라 더 많은 식품 및 음료 제조업체들은 이러한 과제를 해결하기 위해 OCR 기능을 갖춘 머신 비전 시스템을 구축해야 한다. OCR 기술은 까다로운 환경에서도 보다 일관되고 안정적으로 애플리케이션을 해결할 수 있도록 충분히 견고해야 한다. 또한 생산 공정의 변화에 대응할 수 있을 만큼 충분한 확장성과 역동성을 갖춰야 한다.
머신 비전 시스템에 OCR 기능을 갖춤으로써 원료 검수에서 최종 포장의 품질 확인 및 신속한 고객 보상에 이르기까지, 전 공급망에 걸쳐 규제를 준수하고, 법적 책임을 경감하고, 효율을 증대시킬 수 있을 것으로 판단된다.
자료제공 | 코그넥스 코리아(www.cognex.com)
