2D와 3D의 기능을 결합하여 검사 시스템의 생산성과 수익성의 극대화
LMI Technologies
소개
2D와 3D 기술을 결합하면, 고정밀 2D 강도의 영상과 풍부한 3D 포인트 클라우드(점 구름) 모양 데이터를 비롯한 실제 객체의 완벽한 디지털 복제를 만드는 견고한 검사 시스템을 구성할 수 있다.
2D: 신뢰성 있는 스캐닝과 검사 기술
2D는 지난 30년 동안 광범위한 산업과 상업용 품질 관리와 제품 검증 애플리케이션에서 높은 효과를 입증했다.
2D와 3D 기술의 결합
3D는 견고한 측정 시스템 설계를 위해 꼭 필요한 모양을 표현하는 데이터 레이어를 추가함으로써 2D의 입증된 능력을 토대로 한다. 3D를 2D에 대한 적층 프로세스로 간주함으로써 기업은 2D의 이점을 버리지 않고도 3D의 장점을 얻을 수 있다.
2D - 머신비전 핵심 역량
대비(contrast)로써 특징 처리
2D 기술은 그레이 스케일 또는 컬러 이미지의 대비와 관련된 특징을 토대로 결과를 제공한다. 2D는 부재(혹은 존재) 감지, 이산 객체 분석(discrete object analysis), 패턴 정렬, 바코드, 광학 문자 인식(OCR), 피팅 라인, 호, 원, 그리고 이들의 관계(분지, 각도, 교차와 같은)에 대한 에지 감지(edge detection)를 기초로 하는 여러 기하학적 분석 각도와 교차점 따위에 적합하다.
패턴 매칭은 부품 변형 처리하는 핵심
2D 기술은 주로 부품 위치와 스케일과 방향을 식별하기 위해 윤곽 기반의 패턴 매칭으로 처리한다.
2D를 써서 부품을 식별하고 견고한 측정을 하기 위해 부품의 위치, 각도, 크기에 동적으로 적응하는 후속 검사 도구를 작성할 수 있다. 오늘날의 패턴 매칭은 폐색, 클러스터, 왜곡, 대비 반전, 겹치는 부분, 불균등한 조명을 처리한다.
2D 머신비전의 용도
- 바코드와 문자 읽기
- 라벨 검사와 확인
- 기본 위치 확인
- 특징 존재 또는 치수 확인
- 표면 결함 감지
강화된 머신비전 기능을 위한 3D
풍부한 데이터 수집
3D 측정은 2D 시스템에 없는 모양 정보를 만들어낸다. 그 결과 물체의 평탄도, 표면각, 부피와 같은 형상과 관련된 특징을 측정할 수 있다.
측정 안정성
3D 시스템의 모든 구성 요소가 단일 광학 어셈블리에 단단히 장착돼서, 이미터와 이미저 플레인(emitter and imager planes)에 상대적으로 고정된 초점 거리와 스캔 대상의 움직임을 보정하기 위한 온도 보상 기능을 포함해 반복성을 보장한다.
정밀성과 반복성
3D 머신비전이 제공하는 깊이 측정 정보를 쓰면 물체 위치(센서까지의 거리) 때문에 생긴 오차가 자동으로 보정된다. 이는 객체 고정 요구 사항을 단순화하고 시스템 설계와 유지보수 비용을 줄인다.
데이터 동기화
3D 머신비전의 또 다른 이점은 여러 스캐너의 포인트 클라우드를 결합할 수 있다는 것이다. 복잡한 형상은 여러 개의 전략적으로 배치된 스캐너의 포인트 클라우드 데이터를 CAD 분석을 위한 공통 좌표 시스템으로 스티칭해 디지털화할 수 있다.
정밀 로봇 가이드
산업용 로봇은 3차원 공간에서 작동한다. 블라인드 로봇(blind robot)은 반복적이고 구조화된 작업을 수행하는 것으로 제한된다. 로봇은 3D 머신비전을 통해 물리 환경의 변화를 감지하고 그에 따라 적응할 수 있으므로 pick-and-place와 같은 필수 애플리케이션에서 유연성과 유용성과 속도가 향상된다.
왜 3D 머신비전인가?
- 명암 불변, 저 대비 객체 검사에 꼭 알맞음
- 체적 측정은 형상과 위치 관련 매개변수를 제공
- 통합 광학, 조명, 보정으로 인한 높은 반복성
2D + 3D(현장에서 통합하기)
기존의 2D 영역 기반 검사와 3D 높이 맵(height maps)의 기하학적 정보를 결합하면 더욱 포괄적인 해결책을 통해 완전한 3D 측정을 실현할 수 있다.
적용 사례: 고무와 타이어 업계의 DOT-코드 식별
도전 과제: 타이어 측면의 문자 읽기
타이어 측면은 돌출된 문자 또는 양각 문자의 형태로 광범위한 알파벳 정보를 포함한다. 문자에는 정렬을 위한 타이어 식별 코드와 조립 시 차량 추적을 위한 DOT 코드가 포함된다.
알파벳 문자를 읽으려면 2D, 혹은 3D 자체적으로 작업을 완료할 수 없으므로, 3D와 2D가 결합된 검사가 필요하다. 측면상의 양각 또는 엠보싱(emboss)된 DOT-코드 문자는 사실상 콘트라스트가 ‘제로’인 ‘black-on-black’이다. 이렇게 하면 2D 머신비전은 문자의 윤곽 또는 가장자리를 캡처하지 못하게 된다.
2D 와 3D 머신비전 기능 결합
제로 콘트라스트 문제를 해결하기 위해 3D 깊이 측정 기능은 엠보싱된 문자의 포인트 클라우드를 만들어서 높이 맵으로 렌더링할 수 있다. 높이 맵 데이터는 광범위한 2D 비전 라이브러리를 바탕으로 광학 문자 인식을 위해 타사 소프트웨어로 전송된다.
자료 제공: LMI Technologies(www.lmi3D.com)
