섬세한 섬유 결함 검사에 적합한 라인 스캔 카메라

Teledyne

세계 무역기구(WTO, World Trade Organization)는 세계 섬유 산업은 가장 크고 경쟁이 치열한 산업 중 하나로 추정했다. 섬유 제조 시장에서, 아시아 태평양은 가장 큰 지역으로 시장 점유율의 68%를 차지하며, 북미는 9%, 동유럽은 3%를 차지했다(2017년 기준).

품질관리가 중요한 섬유 산업

섬유 산업은 품질 관리가 가장 중요하다. 특히, 구매자가 제조업체에 저렴한 비용으로 고품질 섬유를 지속적으로 제공할 수 있다고 판단하는 산업에서는, 제조업체가 최종 제품의 고품질을 보장하기 위해 생산 시작부터 끝까지 품질 관리 프로세스를 수립해야 한다. 제조업체는 최상의 원료를 공급하고, 직물 제작 과정이 최대한 완벽해야 하며, 완성된 직물에 최소한의 결함이 있는지 확인해야한다. 이러한 사항은 섬유 경쟁 산업에서 점유율을 유지하려는 제조업체에게 매우 중요하다.

생산 과정에 직물 검사 중요

섬유는 면, 양모, 실크와 같은 천연 섬유와 나일론, 폴리에스테르, 스판덱스 및 레이온과 같은 삼베 (또는 합성 섬유)로 만든 소재이다. 생산 과정에서 직물을 검사하면 제조업체가 제공한 완제품에 구조적 결함과 표면 결함이 없어 비용을 45-65% 줄일 수 있다. 그러나 직물의 생산 공정이 의도된 최종 용도(의류, 단열재, 자동차 인테리어 및 가정 장식을 포함)에 따라 달라지므로, 주어진 직물 제품에 결함이 생길 위험이 크다.

예를 들어, 눈에 보이거나 보이지 않는 결함은 품질이 좋지 않은 원료의 선택을 통해 또는 생산 공정 중에 직물에 유입될 수 있다. 얀(yarn, 실타래)의 경우, 편직, 염색 또는 마무리 단계 중에 결함이 발생할 수 있다. 이러한 결함은 직물의 미적 매력 및 성능을 떨어뜨리고, 낭비를 증가시키고, 고객 불만족을 초래하기 때문에 바람직하지 않다.

라인 스캔 카메라, 직물 생산 중 결함 감지

머신 비전 시스템에는 일반적으로 산업용 카메라를 사용한다. 머신 비전은 생산 라인에서 최대 120m/min의 속도로 움직이는 재료를 검사하는 데 특히 유용하다. 시스템은 24시간 내내 작업할 수 있고 높은 수준의 일관성과 품질을 유지함으로써 제조업체의 수익성을 향상시킨다.

이러한 시스템의 일부로, 라인 스캔 카메라가 직물 생산 중 결함을 감지하는 데 점점 더 많이 사용되고 있다. 라인 스캔 카메라는 한 줄의 픽셀을 사용하여 웹의 웹이 지나갈 때 연속적인 2차원 이미지를 구성한다. 라인 스캔 카메라는 연속적인 재료 웹(webs)으로 작업하고 생산 라인에서 움직이는 직물의 패턴 변화, 색상 및 질감의 변화 및 기타 결함을 지속적으로 감지하는 능력이 탁월하다.

라인 스캔 카메라, 저렴한 비용에 번짐 없는 이미지 제공

라인 스캔 카메라의 주요 장점은, 기존 영역 카메라에 비해 처리 효율이 높고 픽셀 당 비용이 저렴하고 번짐이 없는 이미지(smear free image)를 빠르게 제공할 수 있다는 것이다. Teledyne DALSA는 결함 감지를 지원하기 위해 고품질 이미지를 캡처 할 수 있는 일련의 고해상도 고감도 라인 스캔 카메라를 제공한다.

섬유 검사에서 라인스캔 카메라의 장점

텍스타일 제조업체는 일반적으로 하나의 라인 스캔 카메라를 사용하여 한 줄로 좁은 단일 조명 라인으로 이미지를 캡처한다. 최신 다중 라인 스캔 카메라를 다른 LED 광원과 결합하여 생산라인을 따라 이동하는 직물의 전체 폭과 길이에 걸쳐 다양한 결함을 감지할 수 있다. 시야에 걸친 조명이 상당히 균일하고 고강도인 것이 바람직하다.

대부분의 최신 라인 스캔 카메라는 빛의 일부 비 균일성을 보정할 수 있지만 라인 스캔 이미징의 통합 시간이 짧기 때문에 높은 강도가 필요하다. 통합시간이 짧아 모션 블러의 영향을 받지 않고 카메라 앞에서 물체를 빠르게 이동할 수 있다. 라인 스캔 카메라에 의해 생성된 데이터는 2차원 이미지를 생성하거나 결함이 직물의 표면에서 어디에 위치하는지를 정확하게 나타내는 맵을 자동으로 생성하는데 사용될 수 있다.

그런 다음, 품질 관리 검사관이 결함 맵을 검토하여 유효성을 확인한다. 품질 관리 검사원이 찾는 일반적인 결함 중 일부는 물 손상, 오판, 이물질, 유점(oil spots) 등을 포함한다. 그런 다음 이미지 처리 소프트웨어는 이미지 또는 결함 맵을 분석하여 검사된 직물에 대한 가상 절단 계획을 구성한다. 이 공정을 통해 제조업체는 물리적 텍스타일을 절단하기 전에 최소한의 결함으로 최대 수율로 생산할 수 있는 절단계획을 가상으로 구성할 수 있다. 이상적인 절단계획이 생성된 후 제조업체는 계획을 구현하고 직물을 선적할 준비를 할 수 있다.

섬유 폐기물은 옛날이야기

섬유 폐기물의 약 10-20%는 생산 공정에서 나온 것으로 추정된다. 이 낭비된 물질을 사전 소비자 폐기물(pre-consumer waste) 또는 산업 폐기물(post-industrial waste) 이라고 한다. 사전 소비자 폐기물에는 절단 계획의 남은 음식, 롤의 끝 및 불합격된 직물과 같이 직물 생산에서 남은 모든 것이 포함된다. 낭비를 최소화하기 위해 섬유 산업에서 가장 널리 사용되는 등급 시스템 중 하나는 4등급 시스템(4-point system)이며, 이 시스템을 사용하면 직물에 결함의 길이 또는 너비에 따라 등급이 분류된다.

총점은 100 평방 야드(100 yd2, 83.62m2)의 직물마다 계산되며 회사의 기준에 따라 직물 등급이 결정된다. 일반적으로 100 평방 야드의 직물이 40 포인트 이하이면 좋은 품질로 간주된다. 한계 값 아래로 떨어지는 섬유의 경우, 종종 매립지로 보내거나 소각된다. 그러나 일부 회사는 이 폐기물을 카시트 및 매트리스 스터핑(mattress stuffing, 메트리스 충진재료), 가구, 종이 등 산업용 재료로 용도 변경한다. 폐기물 관리 개선은 수익성 향상, 원자재 구매 감소, 환경 보존에 기여하기 때문에 제조업체에게 이상적이다.

의류 디자이너들은 차츰 더, 산업 섬유 폐기물을 새로운 의류를 만드는 데 유용한 자원으로 생각하기 시작했다. 디자이너는 산업 제조업체에서 폐기한 조각을 모아서 결합하여 새로운 옷을 만든다. 머신 비전 시스템을 통해 제조업체는 고품질 섬유를 생산하면서 비용을 최소화하고 수익을 극대화할 수 있다. 머신 비전 시스템을 통해 제조업체는 섬유가 구매자에게 도달하기 전에 결함을 감지함으로써 결함이 없는 제품을 공급하고 폐기물을 최소화할 수 있다.

자료 제공: teledynedalsa(www.teledynedalsa.com/cameras)