머신비전 시스템 선택 시 고려해야 할 사항
Automation Technology
품질 관리는 이제 선택 사항이 아니다
혁신과 경쟁의 원동력인 품질 보증을 통해 시간과 돈을 절약할 수 있을 뿐만 아니라 고객이 제품에 믿음을 갖고 회사를 신뢰할 수 있다. 4차 산업혁명의 등장과 스마트 공장의 발전은 제조업체가 품질 보증에 관해 생각하는 방식을 변화시켰다.
머신비전은 발생하는 품질 문제를 파악하고 해결하는 데 도움되기 때문에 선호되는 솔루션이 되었다. 모든 제조업체를 괴롭힐 수 있는 문제에 대한 다목적, 신뢰성, 그리고 비용 효율적인 솔루션이다. 머신비전은 새로운 수준의 투명성과 추가 체크 포인트를 제공하여 프로세스의 품질, 생산 효율성, 그리고 감당할 수 있는 비용을 보장해준다.
머신비전 성능
머신비전 제품은 광범위한 시장과 응용 분야에 적용할 수 있는 다양한 도구다. 정확한 카메라, 조명, 그리고 프로그래밍을 통해 머신비전 시스템은 생산의 품질 보증을 향상시키는 다양한 검사를 수행할 수 있다.
머신비전 시스템은 두 가지 방법으로 판독할 수 있다
광학 문자 인식(OCR, Optical Character Recognition)은 문자를 고속으로 안정적으로 인식할 수 있는 기능이다. 문자를 검사한 다음 문자 데이터 베이스와 비교하거나 일치시킨다.
광학 문자 확인(OCV, Optical Character Verification)은 문자가 정확히 무엇인지 추정할 수 있는 능력이다.
이를 위해서는 시스템이 검증할 수 있도록 특정 문자 패턴이 무엇인지에 대한 사전 지식이 필요하다. 이 두 가지 기능을 통해 머신비전은 다양한 읽기와 검증 기능을 수행하면서 오판을 최소화한다.
‘검사’라는 용어는 다양한 응용 분야를 다루지만 머신비전의 다양성을 입증한 것일 뿐이다
제품을 검사하여 제품을 올바르게 조립했는지, 올바른 색상인지 그리고 표면 질감이 올바른지 확인할 수 있다.
머신비전 제품은 눈의 기능을 제공하여 로봇 암을 안내할 수 있다
두 가지, 즉 머신비전과 로보틱스 기술을 통합하여 제조 자동화를 지속적으로 추진하고 있다.
이 조합은 생산 라인에서 항목을 일치시키고 정렬하는 것과 같은 작업에 사용할 수 있다.
머신비전으로 측정
이 시스템은 병에 담긴 액체의 채우기 수준이나 바늘 끝의 각도와 같은 픽셀 강도의 변화를 기반으로 항목의 다양한 측정 값을 결정할 수 있다.
머신비전의 장점
머신비전 시스템은 최대 생산량과 품질 문제를 해결하는 데 사용할 수 있다.
노동 비용 절감
초기 투자 규모는 커지지만 급여, 복리 후생, 교육, 그리고 사람의 책임과 관련된 지속적인 비용은 발생하지 않는다.
생산 처리량 증가
검사 도중 인적 요소를 제거하면 가동 중지 시간이 줄어들고 처리량이 증가한다. 머신비전 시스템은 논스톱으로 작동하도록 설정할 수 있으며 인간의 한계에 구애받지 않는다.
향상된 안전성
사람이 하는 검사를 머신비전 시스템으로 교체하면, 인력 검사원을 생산 현장에서 제외하여 큰 안전 혜택을 얻을 수 있다.
일관성과 정밀도
비주관적인 검사 요소를 추가하면 다른 시설이 동일한 표준으로 검사하고 일관성 있는 결과를 얻을 수 있다.
다차원
다차원 소프트웨어를 사용하면 시스템이 다른 작업을 수행할 수 있다. 시스템은 유연하고 다양한 알고리즘으로 프로그래밍하여 픽셀 계산, 에지 식별, 패턴 찾기, 그리고 구성 요소 측정과 같은 다양한 작업을 수행할 수 있다.
폐기물과 비용 절감
머신비전 시스템은 린 제조(재고량을 낮게 유지하고 더 유연하게 일함으로써 폐기를 줄이는 것을 목표로 하는 제조 방법)를 가능하게 하므로 더 많은 문제가 생기기 전에 결함을 식별할 수 있다. 공장 현장을 떠나기 전에 결함 부품을 식별하고 예방할 수 있기 때문에 회수와 제품 교체와 관련된 비용도 절감할 수 있다.
쉬운 데이터 수집
머신비전 시스템은 또한 즉각적인 분석에 사용할 수 있는 데이터를 수집할 기회를 창출하거나 향후 계획, 추적, 그리고 생산 개선을 위해 보관할 수 있다.
고급 모니터링과 예측 유지 보수
시스템을 원격으로 모니터링할 수 있으므로 고급 진단과 문제 해결이 가능하다. 성능을 지속적으로 모니터링할 수 있는 기능은 문제를 더욱 빨리 식별하여 중단 시간을 방지하고 서비스 비용을 절감할 수 있다.
프로젝트 범위 정의를 위한 3가지 고려 사항
머신비전 시스템을 사용하여 생산성과 품질을 향상시킬 수는 있지만, 프로젝트를 성공적으로 수행하기 위한 어려움은 피할 수 없다.
프로젝트의 범위에 대한 세부 사항은 우리가 종종 고객과 함께 해결해야 하는 어려운 문제다. 머신비전 프로젝트의 고수준 목표와 산출물을 쉽게 식별할 수 있지만, 프로젝트 초기에 세부 사항을 정확히 파악하면 궤도에 머물러 있게 된다.
문제와 예산을 정의
고정, 또는 개선해야 할 사항과 회사에서 지출할 의사가 있는 금액을 결정하여 통합 업체와의 공동 이해를 갖는다. 이것은 통합자(integrator)에게 그들이 당신을 도울 수 있는 방법에 대한 더 나은 이해를 도와줄 것이다.
기존 환경 조사
통합자는 기존 장비 및 운영 환경을 감사해야 프로세스에서 수행할 작업을 결정할 수 있다. 그들은 가능한 해결책을 제시하기 전에 생산 속도와 장비의 수명 같은 것을 알아야 한다.
이해 관계자 식별
역할을 공식화하고 책임 영역을 지정하면 프로젝트를 제시간에 성공적으로 제공할 수 있다. 프로젝트 팀이 있고 올바른 이해 관계자가 참여하면 프로젝트에 대한 가정을 세우는 것을 피할 수 있다. 가정은 혼동이나 범위의 불확실 그리고 프로젝트가 빗나가는 것을 초래할 수 있다.
투자 수익(ROI)의 정당화
운영 관리자와 기술 엔지니어는 신기술을 분명하고 가치 있는 투자로 간주할 수 있다. 그러나 재무 검토위원회에 이점과 가치를 설명하는 것은 까다로운 작업이 될 수 있다. 다음은 머신비전에 대한 투자를 정당화하는 방법에 대한 몇 가지 전략이다.
재정 부서에서 담당자를 찾는다
재무 또는 회계 팀의 직원을 입회시키는 것은 잠재적인 머신비전 프로젝트의 비용을 처리하는 데 도움이 될 수 있다. 이 파트너는 재무 언어뿐만 아니라 프로젝트의 이점을 분석하고 긍정적인 재무 결과를 보여줄 수 있는 방법을 더욱 잘 이해할 것이다.
수명 비용(lifetime costs)을 고려한다
비전 시스템의 실행, 유지보수, 그리고 개선과 관련된 비용을 고려한다. 새로운 머신비전 시스템을 수용하기 위해 회사가 기존 운영 환경을 조정해야 하는지 여부를 결정한다. 향후 업데이트, 또는 향상을 위해 얼마나 쉽게 조정할 것인지 평가한다. 소프트웨어 라이선스와 지속적인 교육은 수명동안 고려해야 할 비용이다.
자본 ROI(Return on Investment)에 중점을 둔다
생산이 어떻게 더 빠르고 효율적이게 될지 생각하는 대신, 프로세스 개선의 결과가 비용을 절감하고 수익을 어떻게 개선할 수 있는지를 고려한다. 예를 들어, 공장 현장을 떠나기 전에 결함을 식별하면 제품 회수나 교체와 관련된 비용을 없앨 수 있다. 근로자 사고율을 줄이는 머신비전 시스템은 보험료에 영향을 줄 수 있다.
전반적인 비즈니스 일치를 보장한다
새로운 머신비전 시스템이 전체 비즈니스 전략과 일치하는지 확인하는 것이 중요할 수 있다. 회사가 환경 지속 가능성에 중점을 두는 경우, 프로젝트가 회사의 친환경 제조 목표를 달성하는 데 어떻게 도움이 되는지 자세히 설명한다. 또는 회사가 현재 직원 수를 유지하는 데 주력하는 경우, 머신비전 시스템이 인력을 추가로 투입하지 않고도 생산 규모를 확장할 수 있음을 반드시 전달한다.
올바른 카메라 선택하기
머신비전 프로젝트를 계획하는 과정에서 현재 요구되는 사항과 이미징해야 할 제품의 유형을 확인해야 한다. 범위, 예산, 그리고 프로세스 제한은 어떤 유형의 카메라가 가장 적합한지 결정하는 요소다. 고려해야 할 몇 가지 측면이 카메라 결정을 안내할 것이다.
1. 고려 중인 부품의 크기는?
2. 부품이 얼마나 빨리 움직이는가?
3. 카메라가 대상과 얼마나 근접한가?
해상도
카메라에서 받은 빛은 센서라는 그리드에 투사된다. 그 크기를 카메라의 해상도라고 한다. 센서에는 픽셀이라 불리는 여러 가지 빛이 잡히는 객체가 있고 카메라의 해상도는 센서에 있는 픽셀의 수를 나타낸다.
고해상도 센서를 사용하면 물체의 더 작은 특징을 구별할 수 있다. 소량 생산 시 편차를 측정하거나 데이터 매트릭스 바코드를 읽는 데 더 높은 해상도의 카메라가 필요할 수 있다. 그러나 프로덕션 환경에서 카메라를 문제의 객체에 가까이 가면 더 높은 해상도의 필요성이 완화될 수 있다.
프레임 속도
비전 시스템이 제품의 한정된 양의 이미지를 찍는 경우 카메라의 프레임 속도를 고려해야 한다. 이것은 카메라가 사용자의 부품이나 물체를 찍을 수 있는 속도다. 카메라가 제작 속도를 따라갈 수 있는 프레임 속도를 갖는 것이 중요하다. 또한, 셔터 속도를 조절할 수 있는 카메라를 선택하면 흐릿한 이미지에서 부품, 물체, 또는 레이블이 캡처되지 않도록 할 수 있다.
올바른 조명 구성 요소 선택
검사되거나 생산되는 제품의 정확한 이미지를 보장하는 필수 단계는 카메라가 가장 이상적인 환경에서 제품을 보는 것과 이미지를 생성하는 것을 보장하는 것이다. 프로세스 개선에 기여할 수 있는 최상의 이미지를 생성하려면 부품, 대상, 또는 레이블의 대비를 최대화하고 해당 객체의 주변과의 대비를 최소화하는 이미지를 캡처하는 것이 중요하다. 결정을 내리는 데 도움이 될 수 있는 몇 가지 질문이 있다.
1. 생산 환경의 주변 광에는 어떤 영향이 있는가?
2. 빛의 양은 온종일 어떻게 변화하는가?
3. 부품 변형은 이미지(예: 오리엔테이션)에 어떤 영향을 주는가?
광원
사용 사례, 카메라, 그리고 운영 환경에 따라 이상적인 이미지를 생성하는 데 여러 유형의 표시등이 필요하다. 광원이 개체의 밝기를 결정한다. 이것은 카메라의 한계를 극복하는 데 도움이 될 수 있다.
예산 책정이 어떤 유형의 빛을 비전 프로세스에 구현할 수 있는지를 결정하는 데 도움이 될 것이다. 전구의 예상 수명과 전기 출력은 광원 선택 시 고려해야 할 추가 비용이다. 또한, 조명의 열 출력이 부품과 생산 공간에 미치는 영향을 고려하는 것이 중요하다. 다른 광원도 가시 광선의 빛 스펙트럼을 따라 다른 강도를 발산하고 일부는 주위의 빛과 잘못된 반사광을 차단하기 위해 다른 것보다 더 적합할 수 있다.
설치 후 성공의 열쇠
머신비전 시스템은 품질 보증에 신뢰할 수 있는 솔루션이지만 정기적인 유지보수는 카메라가 계속 효율적으로 작동하고 고품질의 이미지를 캡처하는 데 필수인 요소다.
머신비전 시스템을 장착하는 데 사용되는 알루미늄 프레임의 한 가지 장점은, 움직이는 부품이 적다는 것이다. 시스템 자체는 시간이 지나도 손상되지 않으며 정기적 부품 교체를 요구하지 않는다. 그러나 이는 장비에서 발생하는 모든 문제가 즉각적인 영향을 미칠 수 있음을 의미한다. 예기치 않은 문제로는 케이블 연결이 끊어지거나 단순히 카메라가 제자리를 잃어버릴 때 이미지가 손실될 수 있다. 이와 같은 문제는 더욱 전략적인 카메라 배치를 통해 관리할 수 있다.
갑작스러운 문제를 수정하는 것으로 비전 시스템을 유지보수하는 것을 중단해서는 안 된다. 조명과 생산 환경은 이미지 품질을 저하시키는 데 많은 영향을 끼친다.
머신비전 시스템 모니터링과 진단
조명
조명은 머신비전의 작은 비용 중 하나지만, 모니터링이 되지 않으면 잘못으로 불합격된 부품과 누락된 결함의 형태로 예기치 않은 비용이 발생할 수 있다. 유형에 따라 시간이 지나면서 광원이 흐려진다. 특히 백열등이 이에 해당한다. 빛의 강도를 잃으면 이미지에서 달성하려는 대비에 부정적인 영향을 미친다. 또한, 파트가 변경되면 조명 배열도 변경되어야 한다.
비전 시스템을 설정할 때 조정한 환경 조명도 시간이 지나면서 바뀐다. 생산 환경의 창 조명이 과도하면 계절의 변화가 영향을 미친다. 플랜트가 여러 번 교대로 작동하고 일광 절약 시간이 발생하는 경우 조명 환경을 고려해야 한다.
생산 환경
생산 환경은 조명 환경만큼 강한 영향을 미칠 수 있다. 카메라의 주변 환경은 카메라의 성능에 영향을 미친다. 진동은 카메라 셔터를 만들어 이미지에 흐림을 유발할 수 있다. 카메라는 압출 알루미늄 프레임을 사용하여 견고하게 장착된다. 이 유형의 프레임은 카메라에 안정적인 기반을 제공하며 기존 어셈블리에 쉽게 장착할 수 있는 방법이다.
사용자의 환경에 따라 직원이 대기 중에 잔해나 먼지로부터 자신을 보호하기 위해 안경을 착용할 수 있다. 카메라 렌즈에도 동일한 잔해가 있다. 렌즈에 먼지가 있으면 이미지가 망가질 수 있다. 따라서 카메라를 청소할 수 없는 경우 다음으로 주의해야 한다.
머신비전 달성
고급 머신비전 시스템으로 처리량과 절감 효과를 높인다. 자동화 기술로 기계 비전 컨설팅을 요청하여 제조 프로세스를 개선하기 위한 첫 번째 단계를 수행해야 한다.
자료 제공: Automation Technology(www.automationtechnologyinc.com)
