복합 재료 품질 평가에 유용한 USB 3.0 소형 산업용 카메라
IDS
두 개 이상의 재료를 조합하면 종종 고유한 특성이 생성된다. 특히 구성 요소의 유익한 특성을 강조하고 결합할 수 있다. 이러한 이유로 업계에서는 복합 소재를 사용하기 원한다. 그러나 재료의 불균일한 구조 또한 고려되어야 한다. 예를 들어, 기계 가공 중 보링, 또는 밀링된 모서리에 닳거나 치핑(chipping)이 발생할 수 있다. Math & Tech Engineering GmbH의 휴대용 광학 검사 시스템은 IDS의 통합 USB 3.0 카메라를 통해 특정 처리 오류를 자동으로 감지하고 평가한다. 이를 통해 측정 결과의 재현성을 보장하고 정확한 문서화를 가능하게 한다.
현대의 복합 재료는 많은 제조 산업에서 점점 더 많이 사용되고 있다. 플라스틱 매트릭스는 단일 균질 재료가 아닌 강화 섬유로 구성된다. 이러한 혁신적인 소재는 기존의 제품과 완전히 다른 특성을 지니고 있어 종종 비용 면에서 장점을 창출한다. 한 예로, 탄소 또는 유리 섬유 강화 플라스틱을 들 수 있다. 후자는 종종 유리 섬유(fibreglass)로 알려져 열악한 환경에서 우수한 부식 특성뿐만 아니라 파단 지점에서 높은 인장성과 높은 탄성 에너지 흡수성을 나타낸다. 이로 인해 플랜트 건설, 또는 보트 선체용 컨테이너에 적합한 재료가 된다.
그러나 재료의 특수 구조는 가공 중 제품의 거동을 결정한다. 매트릭스와 섬유의 매우 다른 강성뿐만 아니라 기존의 섬유 방향은 항상 고려되어야 한다(절단할 때). 가공 오류의 경우, 재료 결함이 발생한다. 이들은 특정한 손상 패턴을 보여준다. 특징적인 예로서 부서지기 쉽고 딱딱한 매트릭스 물질의 파손, 불완전하게 절단된 섬유로 인한 마모 및 박리(개별 층의 분리) 등이 있다.
이미지 처리 솔루션
복합 재료의 가공 품질 평가는 작업자가 수동으로 수행하는 경우가 많다(예: 샘플 카탈로그를 사용). 그러나 이 주관적인 평가는 시간이 오래 걸리며 오류가 발생하기 쉽다.
이러한 이유로 Neckartenzlingen에 소재한 Math & Tech Engineering GmbH는 IDS의 통합 USB 3.0 산업용 카메라로 이미지 프로세싱을 사용하는 자동 광학 검사 시스템을 개발했다. 이미지 획득, 평가 및 결과 표시는 암시야(dark field) 및 입사광 조명이 제어된 단일 휴대용 장치로 수행된다. 동시에, 맞춤형 솔루션으로 측정 결과에 대한 포괄적인 문서화가 보장된다.
카메라는 테스트할 복합 재료의 표면 및 가공 가장자리 이미지를 캡처한다. 그런 다음 시스템은 생산 오류가 발생한 모든 영역을 식별하고 측정한다. 이것은 MVTec의 이미지 프로세싱 소프트웨어 HALCON을 사용하여 사내에서 개발된 알고리즘을 사용하여 수행된다. 특히, 카메라 이미지는 배경, 소재 표면, 가장자리 및 결함을 식별, 차별화, 분류, 측정 및 평가하는 데 사용된다. 전체 평가는 모바일 장치에서 직접 이루어지므로 사용자가 효율적으로 작동할 수 있다.
재료의 개별 섬유는 결함 영역을 식별하기 위한 전제 조건은 명확하게 식별할 수 있어야 한다는 것이다. 동시에 이미지는 충분히 큰 작업 영역을 커버해야 한다. 이러한 이유에서 Math & Tech는 18메가 픽셀의 매우 높은 해상도로 IDS의 USB 3 uEye LE 보드 레벨 카메라를 사용한다.
Timur Rashba Math & Tech의 대표 이사는 “고 대역폭, 간단한 플러그 앤 플레이 기능 및 산업 요구 사항 준수로 인해 UI-3591LE을 선택했습니다.”라고 말했다. 또한, “작은 공간에서 고해상도를 제공합니다.”라고 덧붙였다. 이 회사는 기존의 입출력(2 GPIO 및 I2C 버스)을 사용하여 하드웨어 트리거, 또는 조명을 통해 이미지 수집을 제어한다.
uEye의 자체 C++ 라이브러리 인터페이스는 이미지 데이터에 대한 직접 액세스뿐 아니라 프로그램에서 카메라를 직접 제어할 수 있다. 이렇게 하면 프로세스를 복사하고 로드하는 대기 시간을 피할 수 있다.
Rashba 박사는 “기능, 트리거, GPIO, 카메라 설정, 선명도 등과 같은 빠른 카메라 테스트를 위해 Windows 및 Linux에서 uEye Cockpit을 사용하여 빠르고 안정적인 플러그 앤 플레이 솔루션을 제공합니다. 프로그램과 독립적으로 테스트할 수 있으며 애플리케이션의 적절한 기본값을 쉽게 결정할 수 있습니다.”라고 설명한다.
카메라 사양
- USB 3 uEye LE - 비용 효율적인 공간 절약형 프로젝트 카메라
- 인터페이스: USB 3.0
- 모델: UI-3591LE-C-HQ
- 센서 유형: CMOS
- 제조업체: ON Semiconductor
- 프레임 속도: 12.2fps
- 해상도: 4912×3684 픽셀/ 18,1MP
- 셔터: 롤링 셔터 센서 형식, 1 / 2.3”
- 크기: 36.0×36.0×20.2mm
- 무게: 12g
- 커넥터: USB 3.0 Micro-B
- 애플리케이션: 현미경, 의료 공학, 바코드 판독, 시각화 및 분석
전망
사람의 눈을 대신하는 카메라가 점점 더 많아지고 알고리즘이 객관적인 평가를 대신한다. Math & Tech의 휴대용 핸드 헬드 장치는 이러한 요구 사항을 완벽하게 충족시킨다. 동시에 확장성이 뛰어나다. 다른 소재 표면 및 고객별 애플리케이션에 적용된다. 카본, 또는 유리 섬유 강화 플라스틱을 검사하는 것 외에도 금속, 목재, 플라스틱, 가죽, 또는 이와 유사한 재료를 검사할 수 있다.
거의 모든 분야에서 자신의 제품을 확인하거나 무작위로, 또는 전체적으로 받은 자료를 검사하는 것이 중요하다. 휴대용 자동 시스템은 어디에서나 사용할 수 있으므로 실제 부가가치를 제공한다. 오류가 줄어들고 사람의 부정확성을 피할 수 있다. 모든 측정값은 언제든지 추적할 수 있고, 전송(효율적이고 항상 정확하며 내구성 있는 연결)도 가능하다.
자료 제공: IDS(www.ids-imaging.com)
